Сформирована 15 августа 1942 г. на основании приказа НКО СССР от 27 июля 1942 г. на базе ВВС Забайкальского фронта в составе 30-й и 247-й бомбардировочных, 245-й и 246-й истребительных, 248-й штурмовой дивизий.

Выполняла задачи по охране воздушных рубежей СССР на Дальнем Востоке, готовила летные кадры для действующей армии. С 9 августа 1945 г. армия в составе Забайкальского фронта участвовала в советско-японской войне. К этому времени в ее состав входили 13 авиадивизий. В ходе Хингано-Мукденской операции по разгрому японской Квантунской армии основные силы армии поддерживали наступление войск фронта на солуньском и хайларском направлениях, наносили массированные удары по аэродромам противника и железнодорожным станциям Солунь, Хайлар, Учагоу, Сикоу, Нюфынтай и др. В период военных действий было произведено свыше 5 тыс. самолето-вылетов. Большую работу выполнил личный состав 12-й воздушной армии, доставляя горючее и другие грузы для 6-й гвардейской танковой армии, действовавшей в отрыве от основных сил фронта. Совместно с авиацией Тихоокеанского флота армия обеспечила высадку десантов в города Чанчунь, Мукден (Шэньян), Тунляо, Ляоюань, в порты Дальний (Далянь) и Порт-Артур (Люйшунь).

Командующий маршал авиации Худяков С.А. (июнь 1945 г. — до конца советско-японской войны).

Начальник штаба генерал-майор авиации Козлов Д.С. (сентябрь 1943 г. — до конца советско-японской войны).