Сформирована 10 мая 1942 г. на базе управления ВВС авиасил Западного фронта.

На 1 июня в нее входили 201, 202, 203, 234, 235-я истребительные, 214, 224, 231, 232, 233-я штурмовые, 204-я бомбардировочная, 213-я ночная бомбардировочная и 215-я смешанная авиационные дивизии.

В марте 1943 г. в ее состав включена французская истребительная авиаэскадрилья «Нормандия», в последующем преобразованная в истребительный авиаполк «Нормандия — Неман».

С момента сформирования 1-я воздушная армия в составе Западного фронта поддерживала наступление его войск на юхновском, гжатском, ржевском направлениях. В августе-сентябре армия обеспечивала наступление войск фронта на ржевско-сычевском направлении, в марте 1943 г. поддерживала их в ходе Ржевско-Вяземской наступательной операции, а летом и осенью — Орловской и Смоленской стратегических наступательных операций.

Зимой 1943-1944 гг. армия успешно действовала на витебском и оршанском направлениях, нанося удары по железнодорожным коммуникациям противника.

В составе 3-го Белорусского фронта (с 24 апреля 1944 г.) 1-я воздушная армия внесла большой вклад в освобождение Белоруссии и Литвы. В рамках Белорусской стратегической наступательной операции принимала участие в Витебско-Оршанской, Минской, Вильнюсской и Каунасской операциях; поддерживала войска фронта при форсировании рек Березина и Неман, уничтожала окруженные войска противника в районах Витебска и восточнее Минска, а также отходящие колонны его войск.

Осенью 1944 г. поддерживала войска 1-го Прибалтийского фронта при проведении Мемельской наступательной операции и 3-го Белорусского фронта в ходе наступления к границам Восточной Пруссии.

В январе-апреле 1945 г. армия поддерживала войска 3-го Белорусского фронта в Восточно-Прусской стратегической наступательной операции, наносила мощные удары по войскам противника в городе-крепости Кенигсберг (Калининград).

За годы Великой Отечественной войны 1-я воздушная армия произвела свыше 290 тыс. самолето-вылетов, участвовала в пяти воздушных операциях, нанесла большой урон противнику в живой силе и боевой технике.

За успешные боевые действия свыше 17 тыс. ее воинов награждены орденами и медалями, 145 летчикам и штурманам армии присвоено звание Героя Советского Союза, а 17 из них удостоены этого звания дважды: В.А. Алексенко, С. Аметхан, Л.И. Беда, М.З. Бондаренко, А.Я. Брандыс, И.А. Воробьев, М.Г. Гареев, П.Я. Головачев, Е.М. Кунгурцев, Г.М. Мыльников, В.И. Мыхлик, А.К. Недбайло, Г.М. Паршин, А.Н. Прохоров, Н.И. Семейко, М.Т. Степанищев, Т.Т. Хрюкин.

Командующие: генерал-лейтенант авиации Куцевалов Т.Ф. (май-июль 1942 г.); генерал-майор авиации, с марта 1943 г. генерал-лейтенант авиации Худяков С.А. (июль 1942 г. — май 1943 г.); генерал-лейтенант авиации Громов М.М. (май 1943 г. — июль 1944 г.); генерал-полковник авиации Хрюкин Т.Т. (июль 1944 г. — до конца войны).

Начальники штаба: полковник, с марта 1943 г. генерал-майор авиации Пронин А.С. (май 1942 г. — август 1944 г.); генерал-майор авиации Белов И.М. (февраль 1945 г. — до конца войны).