Сформирована 25 ноября 1942 г. на основании приказа НКО СССР от 10 ноября 1942 г. на базе управления и частей ВВС Ленинградского фронта в составе 275-й истребительной, 276-й бомбардировочной и 277-й штурмовой авиадивизий.

В январе 1943 г. поддерживала наступление 67-й армии фронта в операции по прорыву блокады Ленинграда. В феврале обеспечивала наступательные действия войск фронта на красноборском, а в июле и августе на мгинском направлениях. Важную роль армия сыграла в начале 1944 г. в операциях по полному снятию блокады Ленинграда. В июне, в ходе Выборгской операции, основные усилия армии были сосредоточены на поддержке соединений и частей, наносивших главный удар на Карельском перешейке при прорыве мощной обороны противника: разрушении долговременных оборонительных сооружений и уничтожении его резервов. В июле 1944 г. армия участвовала в Нарвской, в сентябре — в Таллинской наступательных операциях, в сентябре-ноябре вела активные боевые действия за освобождение Моонзундского архипелага. В ходе их началась передача бомбардировочной и штурмовой авиации 13-й воздушной армии в состав 1-й воздушной армии, поддерживавшей войска 3-го Белорусского фронта в Восточно-Прусской стратегической операции.

Свой боевой путь 13-я воздушная армия закончила участием в Моонзундской десантной операции.

За годы Великой Отечественной войны летчики армии совершили около 120 тыс. самолето-вылетов.

За боевые отличия тысячи воинов награждены орденами и медалями, 151 летчик и штурман стали Героями Советского Союза, а П.А. Покрышеву это звание присвоено дважды.

Командующий генерал-лейтенант авиации, с ноября 1944 г. генерал-полковник авиации Рыбальченко С.Д. (ноябрь 1942 г. — до конца войны).

Начальники штаба: полковник, с февраля 1944 г. генерал-майор авиации Алексеев А.Н. (июнь 1942 г. — июль 1944 г.); генерал-майор авиации Лаврик С.А. (июль 1944 г. — март 1945 г.).