25.06.1941 г. всем составом (48 или 49 самолётов) полк вылетел на запад и к 09.07.1941 г. прибыл в район Ворошиловграда. Вошёл в состав 50-й дальнебомбардировочной авиадивизии. В начале августа 1941 г. привлекался для доставки грузов окружённым войскам 6 и 12 армий. После этого одна эскадрилья приступила к ночному бомбометанию по ближним тылам противника, продвигавшегося к Киеву. С этого момента и до конца войны боевые вылеты полком совершались преимущественно ночью.
В сентябре 1942 г. устаревшие тяжёлые бомбардировщики ТБ-3 были заменены в полку самолётами Ли-2, которые использовались в качестве дальних ночных бомбардировщиков.
В феврале 1943 г. за отличия в Сталинградской битве полку присвоено почётное наименование «Сталинградский».
В 1943 г. полк принимал участие в боях за Донбасс. За вклад в освобождение Донбасса дивизии, частью которой он являлся (9 гв. ад ДД), было присвоено наименование «Донбасская».
В связи с упразднением Авиации дальнего действия как структуры центрального подчинения и с образованием на её основе 18-й воздушной армии, директивой Генерального штаба № Орг/10/315706 от 26.12.44 г. полк был переименован в 220-й гвардейский бомбардировочный Сталинградский Краснознамённый авиационный полк (220 гв. бап).
↑Коллектив авторов. Перечень № 9 соединений и частей авиации дальнего действия со сроками их вхождения в состав Действующей армии в годы Великой Отечественной войны. / Покровский. — Министерство обороны СССР. Военно-научное управление Генерального Штаба. — Москва: Воениздат, 1956. — Т. Директива Генерального штаба 1956 г. № 168906. — 24 с.