Начало Великой Отечественной войны застало авиацию ЧФ в стадии перевооружения и освоения новых самолетов. Основные силы черноморской авиации базировались в Крыму, что обеспечивало возможность использования ее по всем операционным направлениям. В первые дни войны авиация нанесла несколько ударов по занятому немцами румынскому порту Констанца и нефтепромыслам в Плоешти, а также и по другим важным объектам в Сулине, Тульче и др. Первый удар по Констанце наносился группой самолетов ДБ-ЗФ и СБ в ночь на 24 июня 1941 г. Полет по маршруту проходил на высотах 5000—7000 м, а бомбометание после снижения под облака с высот 3500—4000 м. Созданная немцами ПВО Констанцы включала 18—20 батарей и до 40 истребителей, но в ночных условиях она оказалась малоэффективной. Однако за попытку повторить удар днем пришлось заплатить потерей десяти самолетов. В начальный период войны морские летчики провели ряд вылетов с использованием самолетов-носителей для доставки истребителей в район цели. Первый такой налет состоялся 26 июня 1941 г., когда два ТБ-3 с четырьмя подвешенными под крылом истребителями И-16, взлетев с аэродрома Евпатория и имея боевую нагрузку но две бомбы ФАБ-250, добились попадания в нефтеперегонный завод, баки с нефтью в Плоешти. В августе И-16, доставленные самолетами ТБ-3, вывели из строя Черноводский мост через Дунай. Это стало возможным в результате нанесения двух ударов: 10 августа (участвовали два ТБ-3, четыре И-16) и 13 августа (три ТБ-3, шесть И-16). Взлет, как и в июне, совершался с аэродрома Евпатория, в 15 км от румынского берега проводилась отцепка истребителей. Они наносили удар с пикирования (высота ввода — 1800 м, вывода — 300 м). В итоге удалось не только разрушить ферму моста, но и разбить проходивший под ним нефтепровод. После бомбометания И-16 садились на Одесский аэродром. По Плоешти было совершено 56 самолето-вылетов. Однако в связи с ухудшением обстановки по всей линии советско-германского фронта с 20 июля 1941 г. бомбардировочная авиация налеты на Плоешти прекратила, перенеся все силы на действия по наступавшим группировкам противника, содействие приморским войскам и флоту, оборону Одессы, Севастополя, а позднее и Кавказа. Группировка ВВС, обеспечивавшая с воздуха оборону Одессы, включала и 41 самолет авиации ЧФ. Кроме того, привлекалась авиация с крымских аэродромов. Более 4600 самолето-вылетов выполнено на бомбоштурмовые удары по войскам противника. Огромные сложности возникали с управлением авиацией, поскольку командовали все, кто мог. Подобное обстоятельство приводило к неразберихе, имелись случаи ударов по позициям своих войск, не по тем целям, которые следовало подавить, и т. п. Противник предполагал овладеть Севастополем с ходу и 30 октября 1941 г. вышел на дальние подступы к городу, где был остановлен. Началась 250-дневная героическая оборона. Авиация ЧФ, поддерживая Севастопольский оборонительный район (СОР), имела задачу уничтожать войска противника, следующие от Керчи на запад и северо-запад, железнодорожные эшелоны. В мае 1942 г. штаб ВВС ЧФ перевели из Севастополя в Новороссийск. Непосредственно в обороне Севастополя из состава морской авиации ЧФ участвовали 51 самолет берегового базирования и 31 гидросамолет. С беззаветным мужеством сражались с вражеской авиацией летчики-истребители ВВС ЧФ М.В. Авдеев, К.С. Алексеев, Ф.Ф. Герасимов, К.Д. Денисов, Н.А. Наумов и др. Израсходовав в бою боезапас, Е.М. Рыжов, СЕ. Карасев, Н.И. Савва, Я.М. Иванов таранили немецкие самолеты. При отражении первых двух штурмов Севастополя основная тяжесть борьбы с воздуха пришлась на штурмовую авиацию, которая совершала по семь вылетов на самолет в сутки, преимущественно малыми группами по два-три самолета. Постепенно накапливался опыт, улучшалось качество всех видов обеспечения, отлаживалось взаимодействие, тактика боевого использования претерпела изменения — вылеты штурмовиков производились группами с сильным истребительным прикрытием. Потери тем не менее были довольно высокими. Так, 18 шап ВВС ЧФ только в июне 1942 г. потерял 11 Ил-2. Совместно с авиационной группой СОР в июне в Крыму действовали с аэродромов Кавказского побережья и основные силы авиации ЧФ. Так, на отражение только третьего штурма Севастополя (начался 7 июня 1942 г.) ими было совершено более 1000 самолето- вылетов. После того как наши войска оставили Северную сторону и вход кораблей в бухту прекратился, необходимость прикрытия главной базы отпала. Обстановка на Южном стратегическом направлении летом и осенью 1942 г. для наших войск сложилась неблагоприятно. Немцы, овладев Ростовом и Крымом, готовились к захвату Кавказа. Значительная роль в противодействии противнику отводилась Черноморскому флоту, его авиации и Азовской военной флотилии. Авиацию флота предполагалось использовать для прикрытия приморского фланга войск и ВМБ с воздуха и недопущения сосредоточения противником плавсредств в портах Керченского и Таманского п-вов. Для решения этих задач создали авиагруппу из 88 самолетов морской авиации и 60 самолетов 4-й воздушной армии. Сформировали также авиагруппы для поддержки войск Северо-Кавказского фронта на новороссийском и туапсинском направлениях. Развивая наступление, противник 7 сентября ворвался в Новороссийск, овладел Майкопом и организовал перевозку своих войск через Керченский пролив, а в целях нарушения наших перевозок использовал подводные лодки, торпедные катера и авиацию. В этот критический момент в частях морской авиации имелся только 31 исправный самолет-истребитель. И этим составом следовало обеспечить прикрытие Поти, Туапсе, Геленджика, Сухуми, Сочи и своих морских коммуникаций. Из-за ограниченного состава сил в сентябре 1942 г. Новороссийск оказался без воздушного прикрытия. И как следствие этого 2 июля 1942 г. в результате налета немецкой авиации на Новороссийск и Анапу были потоплены лидер эсминцев «Ташкент», транспорт «Украина», два буксира, повреждено пять кораблей и судов. Самолеты противника после налета ушли безнаказанными. В конце августа 1942 г. из резерва начальника авиации ВМФ на ЧФ прибыл 2 иап, вооруженный самолетами ЛаГГ-3, с задачей прикрытия Потийской ВМБ. Воздушные бои, проведенные истребителями в начальный период войны, были недостаточно эффективными. Одна из причин недостатков в деятельности истребительной авиации крылась в невысоком уровне подготовки руководящего состава, отсутствии должного контроля за качеством выполнения боевых задач. Это привело к тому, что приказом от 26 июля 1942 г. нарком ВМФ потребовал от авиационных начальников до командиров бригад включительно летать и водить в бой самолеты, перестающих летать командиров и комиссаров-летчиков отстранять от должности. Тем временем противник в захваченных портах сосредоточил румынские, итальянские, венгерские транспорты и до 100 катеров-тральщиков и других плавсредств. Враг стал интенсивно использовать коммуникацию Констанца —Сулина — Севастополь. В январе—марте 1943 г. оперативная обстановка на море определялась успешными действиями войск южного и закавказского направлений, а затем Северо-Кавказского фронта по освобождению Кавказа от противника. Авиация ЧФ в 1943 г. решала задачи по обеспечению оперативных и тактических десантов, наносила удары по аэродромам противника. В помощь 47-й армии Черноморской группы войск в феврале флотом проведена операция в районе Станичка, Южная Озерейка. В Новороссийской десантной операции (с 9 по 16 сентября 1943 г.) в состав авиационной группировки включили и 107 самолетов морской авиации. Керченско-Эльтигенскую операцию, имевшую целью создание плацдарма для последующего освобождения Крыма, в период с 31 октября по 10 декабря 1943 г. обеспечивали ВВС ЧФ и 214-я штурмовая дивизия 4-й воздушной армии. В ходе ее развернулись ожесточенные воздушные бои с участием большого количества самолетов. 5 февраля 1943 г. нарком ВМФ поставил задачу нарушения перевозок противника между Таманским п-вом и Крымом, а также обеспечения своих коммуникаций. К этому времени морская авиация пополнилась новыми самолетами: отечественными Ла-5, Як-7 и иностранными «Эракобра», «Киттихок», «Бостон» и др. Усилия морской авиации ЧФ в борьбе на коммуникациях противника возрастали по мере высвобождения ее от действий на сухопутном фронте. Вследствие специфичности черноморских коммуникаций противника и его транспортных средств авиация ЧФ больше, чем на других флотах, наносила удары по кораблям и судам противника в пунктах базирования, по портам и базам, в частности Керченского и Таманского п-вов, систематически действовали штурмовики, а по дальним — бомбардировщики. Подобная тактика кроме нарушения коммуникаций позволяла наносить противнику ощутимый урон. Так, 30 марта 1943 г. самолеты 5 мтад при ударе по Севастопольскому порту потопили три крупных транспорта и самоходную десантную баржу, 26 сентября были потоплены крупный транспорт, баржа и другие плавсредства. Действия авиации ЧФ активизировались в октябре—декабре 1943 г. в связи с наступлением советских войск на Украине. С освобождением Таврии часть штурмовой авиации перебазировалась в Скадовск, где сформировали специальную авиационную группировку. В начале ноября она приступила к действиям в Каркинит-ском заливе и Днепро-Бугском лимане. Противнику пришлось существенно сократить объем перевозок на линии Севастополь — Одесса. К декабрю 1943 г. часть торпедоносцев с аэродромов Кавказа также перебазировалась в Скадовск. Результативность действий самолетов-торпедоносцев, совершавших крейсерские полеты на дальних коммуникациях, с конца 1942 г. до апреля 1943 г. была незначительной: до 80% самолетов, не найдя целей в море, возвращались с торпедами. По мере совершенствования обеспечения вылетов эффективность удалось существенно повысить. Всего с января по октябрь 1943 г. на коммуникациях противника Констанца — Одесса, Констанца — Севастополь торпедоносцы потопили 11 транспортов общим водоизмещением 39 500 т и несколько других судов противника. Ввиду значительности потерь противник стал прикрывать конвои истребителями, а для наших торпедоносцев в качестве истребителей дальнего сопровождения пришлось использовать самолеты «Бостон». Еще до начала Крымской операции за январь—март 1944 г. было потоплено около 30 различных судов, а в период ее проведения еще 68 транспортов и кораблей, в том числе и дизель-электроходы противника «Тотила» и «Тея», подошедшие к м. Херсонес-ский в ночь на 10 мая и принявшие на борт по 5-6 тыс. эвакуируемых из Севастополя. После Крымской операции основные усилия авиации флота были направлены на борьбу с противником на море. На завершающем этапе войны черноморская авиация нанесла серию ударов крупными силами по порту Констанца. После изгнания противника из Крыма в портах Румынии скопилось большое количество кораблей и судов, что и послужило основанием для планирования и проведения операции. Она готовилась почти полтора месяца, в течение которых производились ежедневные полеты на воздушную разведку, позволившую установить, что в Констанце находится около 170 кораблей, судов и других плавсредств, в Сулине — до 40. Общее руководство операцией осуществлял командующий авиацией ЧФ генерал-лейтенант авиации В.В. Ермаченков, боевое управление — начальник штаба авиации ЧФ генерал-майор Б.Л. Петров с выносного пункта управления (ВПУ), развернутого в районе Одессы. В воздухе силами, наносившими удар по Констанце, командовал командир 13-й авиационной дивизии пикирующих бомбардировщиков полковник И.Е. Корзунов. По плану операции 19 августа 1944 г. штурмовая авиация группами по четыре—шесть самолетов нанесла удары по Сулине и РЛС на о. Фидониси (Змеиный). Эти систематические налеты на Сулину преследовали цель отвлечь внимание противника от направления главного удара. В ночь на 20 августа Констанцу бомбили одиночные самолеты Ил-4. Утром провели доразведку целей, подняли демонстративную группу из 10 самолетов и нанесли несколько отвлекающих ударов по Сулине. Первыми в 10 ч 57 мин бомбардировку Констанцы начали десять бомбардировщиков, одновременно девять самолетов сбросили дымовые бомбы на позиции зенитных батарей. Через 2 мин после этого появились главные силы — 59 Пе-2 в сопровождении 77 истребителей. Воспрепятствовать налету пытались лишь четыре самолета-истребителя противника. Два полка 13-й авиационной дивизии пикирующих бомбардировщиков (АДПБ) в боевом порядке «колонна шестерок» следовали на цель. После боевого развертывания 40-й полк выходил на Констанцу с северного направления, а 29-й полк — с южного. Удар наносился с пикирования, высота ввода — 3000—4000 м. Истребители непосредственного прикрытия пикировали вместе с бомбардировщиками. Бомбы сбрасывались по ведущим звеньев, индивидуальное прицеливание экипажами не осуществлялось. Весь налет занял 20 мин. Было израсходовано 43,5 т бомб, уничтожено и повреждено около 60 кораблей, судов. Собственные потери составили три бомбардировщика и один истребитель, причем благодаря заранее разработанному плану (направление в прилежащий район летающих лодок и катеров) все экипажи бомбардировщиков были подобраны с воды. Удары по Констанце и Сулине продолжались до 25 августа. За это время авиация ЧФ произвела 687 самолето-вылетов. После этого боевое применение авиации по портам и базам на Черном море прекратилось, а черноморские летчики способствовали высадке десантов в Варне и Бургасе. 9 сентября 1944 г. военные действия на Черноморском театре были завершены.