第三三一海軍航空隊(だい331かいぐんこうくうたい)は、日本海軍の部隊の一つ。蘭印防衛の主力戦闘隊として、太平洋戦争後半に防空に従事した。
ソロモン諸島方面の劣勢を補うために、海軍は比較的平穏な蘭印方面や北方の航空隊を転用して、本土の新編部隊とともに最前線に投入していた。しかし過剰な転属によって蘭印方面の防空能力が著しく低下してきたことから、海軍は零式艦上戦闘機と天山をもって混成隊を編制し、蘭印に投入することとした。新機体の天山は初期故障を続発した上に、内南洋方面での劣勢に対応すべく分離独立した。このため三三一空は純粋な戦闘機隊として、最西端の防空に専念した。
三三一空は空中戦で6機撃墜(ハリケーンまたはスピットファイアのいずれか)。
岩国飛行場での再編が決定、三三一空は維持される。
ペリリューに向かった基地員は船便でバリクパパンに至ったが、新三三一空に復帰が決定し、引き返す。
以後、第三八一海軍航空隊と共同で蘭印の防空に従事。三三一空が西側・三八一空が東側を担当。
三八一空とともに、台湾・九州への引き上げが実施されたため、蘭印の防空力は消滅した。新三三一空は大規模な航空戦に投入されることはなかったが、フィリピン戦線の特攻作戦に際して、機体の供出を強いられている。特攻隊の神州隊は出撃の機会はなかった。偶然にも、回天特攻隊の神州隊も、終戦によって特攻を取りやめている。また、旧三三一空は絶海の孤島メレヨンに進駐し、戦闘を経験することはなかったものの、補給が途絶し、飢餓による死者が続出した。
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