苏联空军
在年6月德国发起进攻时，苏联空军（俄语首字母缩写为VVS）是当时世界上最庞大的空中力量；然而，在战争的最初几天，苏联空军的主力便被摧毁在了地面上。由于相对于德国空军处于严重的劣势，苏联空军此时给人留下的最深刻印象仅仅是其惨重的牺牲：一些苏军飞行员选择了自杀式撞击的方式，以击落他们无法以其他任何方式击落的德国飞机。
不过，苏联能够大量生产飞机，在这一能力的帮助下，苏联空军承受住了惨重的损失，并继续战斗。苏联的航空工业也稳步改进了战争开始时的飞机设计，并研制了一些新型号。当时的苏联飞机缺乏精密的机载设备，仅被设计用来在中低空作战，但其基本特性（如速度和爬升率）在稳步提升。到年夏天，苏联空军飞机的性能已非常接近与他们所对阵的德国空军的飞机。一种代号为“雅克-3”的战斗机（尽管其数字编号较小，但实际上该型号是一款比早期的雅克-7和雅克-9出现更晚的设计）性能相当不错，德国战斗机飞行员甚至被命令避免与这款战斗机交手。在年中期的库尔斯克战役期间，苏联空军每击落1架德国飞机自身仍会损失4架飞机；但到了年，苏德空军的战损比已缩小至1.5比1。
苏联空军的军旗
至于轰炸机方面，苏联空军有一些很棒的设计，比如佩特利亚科夫研制的飞行速度很快的佩-2轰炸机和图波列夫研制的图-2轰炸机。苏联空军还可以使用其强大且生产数量众多的伊尔-2“斯图莫维克”强击机使德军的地面防空系统“饱和”——在伊尔-2系列强击机4.2万多架的产量中，有3.6万余架是在战争期间生产的。到年夏天，整个苏联空军相对于德国空军的数量优势超过了6比1。
二战期间，苏联空军主要被用作苏军地面部队的战术支援力量。东线战场的空战几乎完全是在低空进行的，而且通常发生在前线两侧几英里的范围内。虽然苏联空军缺乏战略空战能力，但到了年，其仍在前线拥有空中优势，并且非常适合协同其机翼下方的庞大地面部队进行战斗。总的来看，在年，苏联空军只剩下一个漏洞还没有补上，那就是：夜间防空。
纳粹德国空军
在战争初期，德国空军一直主宰着天空，但这些成功仅仅是掩盖了它的弱点。从战争爆发到结束，德国每年的飞机产量均少于苏联，就连英国每年生产的飞机数量也比德国多，直到年才被德国反超，更不用说美国了——美国的飞机产量让二战期间其他所有参战国家的飞机产量都相形见绌。年以后，德国空军既要与东边的苏联空军作战，又要与地中海战区的西方盟军作战，后来还要在被其占领的欧洲上空作战，导致德国空军的兵力被分散得越来越“稀薄”。
自战争爆发的相当一段时间以来，德国飞机的设计质量及其机组人员和飞行员的专业技能弥补了数量上的劣势，特别是在东线战场，但德国人的飞机研发活动越来越滞后。到年，德国的BfG和FwA战斗机已经不敌美国、英国和苏联最新设计的战斗机。在轰炸机方面，盟军在战争期间的轰炸机在质量上始终要超过德国的轰炸机，同时更是生产了德国空军所无法比拟的数量。
在突出部战役（即阿登反击战）中被击落的Fw战斗机
到年夏天，在保卫德国本土的空战中，面对美国陆军航空队拥有大规模战斗机护航的空袭，德国空军实际上已经输掉了这场战争。新型战斗机的快速生产可以弥补物质上的损失，但却无力补充在经验丰富的飞行员方面令人绝望的短缺。战斗机飞行员中，虽然还包括一小撮经验丰富的老手，但他们只是在一大群倒霉的、缺乏训练的新兵中显得较为突出而已。与此同时，盟军的轰炸使德国空军的燃料供应受到了严重的破坏，因此后者只能对飞行训练加以严格的限制。随着燃油短缺的日渐严重，战斗行动也越来越受到限制。
此时，在东线战场上，一些经验丰富的德国空军王牌飞行员仍然在继续收获好的战绩。例如，在年后期，有60多名德军的一线飞行员在东线战场获得了架以上的战果。即便如此，德国空军再也无力抵消苏联空军在空中那种绝对的、压倒性的数量优势了。
在这种情况下，到年年底，德国空军开始转变战术，他们寻求发现并集中力量于当时苏联空军唯一的致命弱点：后者的夜间防空系统仍然不成熟。于是，德国空军准备了一支轰炸机部队，番号为“第4航空军”，准备用其执行战略轰炸任务，并以此为基础给苏联人的战争活动造成破坏。德国人原本打算攻击工业目标，但其轰炸机过短的航程阻碍了这一幕的发生——随着苏德两军的战线越来越往西移动，德军离苏联腹地的工业目标也越来越远；每次苏联红军的向前推进都会使更多的苏联工业设施超出德军飞机的航程。在这种情况下，第4航空军转而准备轰炸靠近前线的铁路目标，希望以此来破坏苏军的进攻准备。
到年年初，德国空军已经拥有了一些新型He重型轰炸机，这些重型轰炸机的航程可以覆盖一些重要的苏联工业区。凭借良好的性能和不错的载弹量，He有可能给苏联造成真正的伤害，但希特勒反对在东线战场开展战略性的夜间轰炸，他不认为有这种可能性；相反，他将He轰炸机和德国空军大部分的其他新式飞机（如Me和Do）投入到了年年初对英国开展的“迷你大轰炸”复仇攻势之中。这场代价高昂而毫无结果的作战让第4航空军的兵力所剩无几，他们手头上只有寥寥几个大队的He和有限几架Ju88了。
HeA-02生产型原型机
尽管有些型号的飞机已经老旧过时了，但第4航空军还是在年春季进行了一次成功的夜间轰炸作战，代号“鹪鹩行动”（OperationWren）。在这次行动中，德国人使用了从英国皇家空军那里学来的目标标记和夜间照明战术。通过轰炸铁路，特别是编组站和交叉路口，德国空军一度压制了在普里皮亚季沼泽地以南地区的苏军铁路交通运输。正如前文所述，苏联的夜间防空力量微不足道，因此德军轰炸机的损失很小。然而，从战略的角度来看，这次行动开展得太晚了，而且针对的目标是错误的：苏军成功地欺骗了德国人，后者认为前者将在普里皮亚季沼泽地以南发起大规模的夏季进攻，但实际上，苏军正在向更远的北方集结兵力，准备发起“巴格拉季昂”战役，即对德国中央集团军群的大规模正面攻势。
美国陆军航空队
到年夏天，相比于其战前的实力，美国陆军航空队（USAAF）的发展速度比第二次世界大战中其他任何国家的空军都要快。到年6月份，仅在欧洲战区，美国陆军航空队就装备有架飞机，这是年美国军用飞机总数的6倍多。尽管如此，在年年底美国卷入这场战争中时，其在空中力量领域面临着重大的挑战，最严重的问题是战斗机的性能不足。在战争初期，许多美军部队都装备了英国的“喷火”式战斗机，这样才能有效对抗德军的战斗机。在战争开始时，美国只有一款战斗机的性能可以与德军相匹敌，而且数量也少得可怜，那就是P-38战斗机。P-38非常引人注目的是其长航程和多用途性，其至少可以在迎战德军大部分型号的Bf和Fw战斗机时经得起考验，但在实际的空战中它们并不是德军的对手。
机翼破损的P-38仍能正常飞行
美国陆军航空队主要是因为其轰炸机力量而著称于世的，他们装备有一些非常坚固的轰炸机，具有良好的性能、可靠性和军械火力。其中，排第一位的是波音公司的B-17轰炸机，这是一款自年便开始投入使用的飞机，该机专为战略轰炸任务而设计，具有很高的升限、可观的性能和较远的航程。虽然该机在设计上与性能不如它的德国He轰炸机和英国“惠灵顿”轰炸机一样古老，但B-17在很长的一段时间内始终是独一无二的，它的战斗力得到了绝密的“诺顿”轰炸瞄准具的辅助，这是当时世界上最先进的目视轰炸瞄准设备，可以从较高的飞行高度上对地面目标进行确保一定精度的水平轰炸。当美国准备在欧洲开战时，“昼间精确轰炸”是其飞行员们的口头禅。
从年开始，并一直持续到年秋季，越来越多的B-17轰炸机（再加上更多数量的、同样坚固耐用的B-24轰炸机）对被纳粹德国占领的欧洲进行了昼间轰炸。P-47和“喷火”式战斗机一直伴随着轰炸机群飞进欧洲大陆，但为了到达位于德国纵深的目标，轰炸机必须脱离这些战斗机的护航范围。美军轰炸机通过采用密集的“战斗盒子”（