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
Амет-хан Султан
Л.И. Беда
М.З. Бондаренко
А.Я. Брандыс
И.А. Воробьев
М.Г. Гареев
Головачев Павел Яковлевич
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 42 г. — август 44 г.);
генерал-майор авиации Белов И.М. (февраль 1945 г. — до конца войны).