Перед наступлением в Прибалтику 3ВА была усилена 1-ым гв.БАК и 334 БАД из резерва Верховного Главнокомандования. В боях за Прибалтику соединения и части армии решали ответственные задачи в условиях стремительного наступления войск фронта и нарастания накала боевой деятельности авиации противника. Если в июне 1944г. авиация прока совершила 710 самолетоьилетов, то в июле – 2740 самолётовылетов. В июле 1944 г. войска 1-го Прибалтийского фронта разгромили крупную группировку противника "Щит Прибалтики". При этом авиаторы армии совершили 11434 боевых вылета, в 126 воздушных боях уничтожили 174 вражеских самолета, сбросили на врага 1161 тонну бомб. В августе 1944г. авиация 3 ВА продолжала вести напряжённые боевые действия, обеспечивая наступающие войска фронта. Основной операцией за окончательное освобождение Прибалтики, была Рижская наступательная операции, с целью полного освобождения Латвийской и Литовской ССР, и выхода на побережье Балтийского моря, проводимая войсками 3, 2 и 1-го Прибалтийского фронтов, в период с 14. 09. по 21.10.44 года. В ходе успешного проведения было очищено от противника южное побережье Рижского залива, его войска отброшена на Курляндский полуостров. Группа армий "Север" была изолирована от Восточной Пруссии и блокирована с суши на Курляндском полуострове. Из 57 её соединений к началу операции советских войск в Прибалтике - 29 дивизий, 8 боевых групп и 1 бригада была прижата к морю а районе Тукумо, Виндава, Либава и были блокированы в г.Клайпеда, остальные соединения группы армий "Центр" были разгромлены.
В сентябре 1944г. части и соединения армий произвели 16340 самолётовылетов из них на бомбардировку живой силы, боевой и специальной техники, ж/д узлов, переправ аэродромов противника –2786, на штурмовку живой силы и техники –3649. Противник понёс значительные потери в живой силе и технике, произведено 333 воздушных боя, в которых сбито 411 самолётов противника, преимущественно истребителей.
К началу операции в составе 3-ей воздушной армии насчитывалось 1180 самолётов, из них: 510 истребителей, 270 штурмовиков, 185 бомбардировщиков, 75 дальних бомбардировщиков, 100 ночных и лёгких бомбардировщиков. К началу октября в Армии было 1404 самолёта, из них: 250 бомбардировщиков и 303 штурмовика. Штаб Воздушной Армии в октябре 1944г. переместили из Пушалотска в Лучники.
В ходе операции армия действовала крупными группами бомбардаровочной, штурмовой и истребительной авиации. В октябре 1944 г. частями армии совершено 16110 самолётовылетов, сброшено на противника 2800 тонн бомб, проведено 117 воздушных боёв, уничтожено 207 вражеских самолета.
В операции наиболее активно действовали 1-ый гв.БАК, 334 БАД, 211 З308 и 335 ШАД и 11 ОРАП, 390 НБАП присвоено почётное наименование «Шауляйский», 66-ому гв.ИАП "Поневежский", 399 авиаполку связи и 23 апс «Литовский».
Успешно действовали в операции 308 ИАП командир полка полковник А.Н. Чумаченко; заместителю по политчасти Д.И.Лятенков, лётчики и штурмовики 121 св.БАП под командованием Григория Николаева; командира АЭ этого полка Николая Борисова: его штурман И.Нетребенко, стрелок радист С.Евстахов, умело прикрывали штурмовиков группы истребителей: гвардии майора И.Макошина, гвардии капитана А.Г.Кулиева. Отличилась группа под командованием гвардии л-т Й.С.Шебальникова, группа ЛА-5 м-ра А.В.Шишкина, в одном бою уничтожал три самолёта пр-ка ст. л-т В.В.Касильков, успешно нанесла удар группа Ил-2 ведомая В.Н.Бирюковым надёжно прикрывали штурмовиков истребители 259 ИАП, ведомые ст. лейтенантом Шестка. Успешно руководил группам штурмовиков при ударах майор Гаврилов и группами истребителей И.С.Макаренков. Умело прикрывала бомбардировщиков 346 АД, истребители 11 ИАК которыми командовали капитан Чирков и майор Николаенко. Особо отличились при налетах на ж/д. Станцию Матей летчики 335 ШАД Арефьев, ЫаМакаров, Климов, Шабельников, Колесников, Сухачев и др.
Умело организовал отражение истребителей противника командир группы Ил-2 683 ШАП гв.майор Г.М.Денисов, перестроив свою группу в боевой порядок "круг". Также успешно действовали группы ведущих: ст.л-та Ф.И.Садчикова, В.Н.Сухачёва, умело выходили на цель в сложных метеоусловиях свою группу капитан Ю.И.Жиленков. Умело руководил бомбардировщиками гвардии подполковник Дубицин при налетах на цели противника, также действовал командир группы бомбардировщиков гвардии майор Свенский. Эффективно действовали 5 девяток Ту-2 334 БАД под командованием мастеров бомбового удара - Григоровича, Тарошенко, Мельникова, Пиксаева, Кочина.
