Сформирована в июне 1942 в Калининской области как 243-я штурмовая авиадивизия.

Входила в состав 6-й, 15-й и 16-й ВА.

Участвовала в боях с демянской группировкой противника, поддерживала наступление соединений сухопутных войск в районах Старой Руссы, Невеля, на полоцко-витебском направлении, а также в Белорусской, Варшавско-Познанской, Восточно-Померанской и Берлинской наступательных операциях.

За боевые заслуги преобразована в 3-ю гвардейскую штурмовую авиадивизию (март 1943), удостоена почётных наименований «Валдайская» (май 1943) и «Ковельская» (июль 1944), награждена орденами Красного Знамени, Суворова 2-й степени; свыше 400 её воинов награждены орденами и медалями, 11 присвоено звание Героя Советского Союза.

Дивизией командовали: подполковник И. А. Дельнов (1942 – 43), полковник Г. А. Сухоребриков (1943 – 44), полковник А. А. Смирнов (1944 – 45).