После начала войны 22 июня 1941 года на базе Прибалтийского военного округа сформирован Северо-Западный фронт. ВВС Прибалтийского военного округа переименованы в ВВС Северо-Западного фронта. ВВС фронта вели боевые действия в зоне ответственности Северо-Западного фронта.
ВВС фронта принимали участие в битвах и операциях:
Демянская наступательная операция — с 7 января по 19 марта 1942 года. (первое наступление началось 7 января 1942 года, второе наступление — 29 января 1942 года; 20 февраля 1942 года противник был окружён).
Демянская оборонительная операция — с 20 марта по конец апреля 1942 года (21 апреля 1942 года окружённая группировка была деблокирована).
14 июня 1942 года на основании Приказа НКО № 00117 от 6 июня 1942 года ВВС Северо-Западного Фронта преобразованы в 6-ю воздушную армию. Армия перешла в оперативное подчинение Северо-Западного Фронта.