В составе действующей армии с 2 октября 1941 по 7 ноября 1941, с 1 апреля 1942 по 30 апреля 1942, с 30 мая 1942 по 22 сентября 1942, с 31 октября 1942 по 16 мая 1942 и с 26 августа 1942 по 9 октября 1943 года.
На 22 июня 1941 года входил в состав 57-й смешанной авиационной дивизии, дислоцировался на аэродромах в Вильнюсе, Оранах, Перлое. Имел на вооружении 101 самолёт И-153, И-15 бис (в том числе 8 неисправных) и 59 боеготовых лётчиков.
Потерял всю материальную часть в первые дни войны (любопытно, что участие полка в июне 1941 года даже не зафиксировано, несмотря на его нахождение непосредственно у границы) и с июля 1941 года формировался заново в тылу, в Орле, переучиваясь на МиГ-3 в количестве 32 лётчиков. Подбор лётчиков для полка осуществлял В. И. Сталин из состава лётчиков-инструкторов Качинского училища, лётчиков 126-го, 129-го истребительных полков и 6-го запасного истребительного полка.
C 16 августа 1941 года несёт боевое дежурство в составе ПВО, прикрывал Брянск, Орёл, Курск, Тулу на самолётах МиГ-3.
К боевой деятельности в составе ВВС РККА приступил со 2 октября 1941 года в районе Тулы, штурмует колонны противника в районе Кром, Орла, Мценска. В связи с быстрым продвижением немецких войск полк собрался на одном аэродроме в Ельце только к 11 октября 1941 года, и в полку оставалось 12 самолётов. Ими он 11 октября 1941 года прикрывает 6 штурмовиков Ил-274-го и 299-го штурмовых полков на аэродром Оптуха под Мценском (по советским данным, не подтверждённых впоследствии немецкой стороной, было уничтожено до 60 самолётов), затем перелетел на аэродром в сорока километрах восточнее Тулы. 21 октября 1941 года прикрывает штурмовики над Зарайском, действует в районе Плавска. В конце октября 1941 года получил прибывшую с Дальнего Востока эскадрилью Як-1. C 7 ноября 1941 года в боях не участвовал, а 15 ноября 1941 отведён на переформирование. За время боевых действий произвёл около полутора тысяч боевых вылетов, из них большинство — на прикрытие наземных войск, сбил 30 самолётов противника и уничтожил много живой силы и вражеской техники.
В течение апреля 1942 года действует в составе 7-й ударной авиационной группы на Брянском фронте, проводя войсковые испытания самолётов ЛаГГ-3, вооружённых 37-миллиметровой пушкой Шпитального. В первом же бою 8 самолётов из состава полка сбили три бомбардировщика. Лётчики люфтваффе немедленно устроили охоту за самолётами полка, и полк был отведён в Подмосковье. C 30 мая 1942 года весьма результативно действует на Западном фронте.
22 сентября 1942 года отведён в резерв, перевооружён самолётами Як-7Б. C ноября 1942 года, базируясь Крестцах, действует на Северо-Западном фронте до 16 мая 1943 года. Так 11 ноября 1942 года действует в районе станции Пола. В мае 1943 года вновь был отведён в резерв, перевооружён самолётами Як-9T c 37-мм пушкой, переброшен в Ржев и с 26 августа 1943 года участвует в Смоленской операции. Так, 4 и 10 сентября 1943 года перехватывает бомбардировщики на подходе к Духовщине, 7 сентября 1943 года прикрывает поле боя в районе Сущево, Прилесье. 15 сентября 1943 года ведёт бой в районе Духовщины с лётчиками из элитной JG54.
В октябре 1943 года полк действует в районе Невеля.
Первая известная воздушная победа полка в Отечественной войне одержана 16 августа 1941 года: мл. лейтенант Герман Г.И. в воздушном бою в районе г. Брянск сбил немецкий разведчик Xs-126.
Коллектив авторов. Перечень № 12 авиационных полков Военно-воздушных сил Красной армии, входивших в состав Действующей армии в годы Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. / Покровский. — Министерство обороны СССР. Военно-научное управление Генерального Штаба. — Москва: Воениздат, 1960. — Т. Приложение к директиве Генерального штаба от 18 января 1960 г. № 170023. — 96 с.
Анохин В.А. Быков М.Ю. Все истребительные авиаполки Сталина. Первая полная энциклопедия. — Научно-популярное издание. — Москва: Яуза-пресс, 2014. — С. 224 - 227. — 944 с. — ISBN 978-5-9955-0707-9.