טרם הפלישה הגרמנית לברית-המועצות, העריך המודיעין הגרמני, כי בידי חיל-האוויר הסובייטי, יש כ- 10,500 מטוסים, המאורגנים בכ- 162 רגימנטים במסגרת של כחמישים דיביזיות אוויריות. כשני שליש מהם היו מדגם "ראטה" ,Rata16 מטוס חד מושבי מיושן, שהיה בתהליך של יציאה מהשירות.
מבצע "ברברוסה" - ההתקפה הגרמנית על ברית המועצות, החלה עם עלות השחר של ה- 22.6.1941 , בהפתעה, בפריצה קרקעית של שלוש ארמיות משוריינות, על שלושה צירים, מלווה בהתקפת פתע אווירית, שהשמידה את מירב כוחו של חיל האוויר הסובייטי (VVS).
מטוסי הלופטוואפה (Luftwaffe) חצו את הגבול, ותקפו, בעיקר עם מפציצי הצלילה - שטוקה JU-87, את המטוסים הסובייטים, שהיו פרוסים בשורות, בשדות התעופה שלהם.
בסוף היום הראשון להתקפה, מנו הסובייטים למעלה מ- 1,200 ממטוסיהם שהושמדו. זאת הייתה המכה הגדולה ביותר, שניחתה אי פעם על כח מזוין בהתקפה יחידה.
ביום השני לפלישה, אבדות חיל האוויר הסובייטי הגיעו לסך של 3,922 מטוסים, אל מול הפלתם של 78 מטוסי לופטוואפה.
חיל האוויר הסובייטי הושמד כמעט כולו, בתשעים הימים הראשונים של המבצע, ולעומתו, חיל האוויר הגרמני - הלופטוואפה, נהנה כמעט לחלוטין מעליונות אווירית בחזית המזרחית.
אולם עד סוף 1941 הצליחו הסובייטים להתאושש מהמכה, ובשנת 1942 למרות האבדות הסובייטיות הכבדות מאוד, התהפכו היוצרות לרעת הגרמנים.
חיל האוויר הסובייטי, שהיה חסר בטייסים ואנשי צוות קרקע מנוסים, לעומת יריביהם הגרמנים, שלהם זאת הייתה השנה השנייה במלחמה, הצליח להקים מאגר גדול של טייסים חדשים ומאומנים, בוגרי בתי-הספר לטיסה, כדי לאייש את מטוסי הקרב החדשים שנוצרו במפעלים הסובייטיים, שבמזרח הרי אורל.
במהלך המלחמה יוצרו בברית המועצות 157,261 מטוסים, 125,655 מהם היו מטוסי קרב והפצצה. מטוסי ה"ראטה" המיושנים הוחלפו במטוסי קרב מודרניים: תחילה 3 MIG ואח"כ מטוסים מסדרת YAK (מדגמים 1, 9, 7, 3), לבוצ'קין (בעיקר LA-5) ומטוס התקיפה המשוריין איליושין IL-2 שטורמוביק IL-2 ((Shturmovik.
בנוסף, בספטמבר 1941, קבלו הסובייטים כמויות גדולות של מטוסים, במסגרת תכנית "החכר והשאל' - מטוסי "הוקר הוריקן" מהבריטים ומטוסי קרב מדגם P-39 AIRACOBRA ו- P-40מארצות הברית.
מטוסים אלו היוו סיוע משמעותי ללחימה הקרקעית כנגד הכוחות הממוכנים הגרמנים, ובעיקר נגד קבוצת ארמיות מרכז בתחילת 1942 ובחרקוב במאי 1942.
עם הניסיון הקרבי, אומצו טקטיקות קרביות חדשות שדחקו את דוקטרינות הקרב המיושנות, והביאו להישגים רבים. החל מסוף 1942 ואילך הפך הכוח האווירי הסובייטי לעצום ומשמעותי. ומאידך, מעמסת החזית הרחבה של 2,000 קילומטר החלה לתת אותותיה על הלופטוואפה המותש. הלחץ גבר בסוף 1941, כאשר נאלץ להעביר את ה- Luftflotte 2, שפעל בסיוע לקבוצת הארמיות מרכז בחזית מוסקבה, אל זירת הים התיכון, ובא לידי ביטוי כש"הרכבת האווירית" לסטלינגרד בנובמבר-דצמבר 1942 - נכשלה.
מהפך זה נמשך עד תום המלחמה, העקובה מדם.