Саки вылетели на бомбардировку нефтепромыслов в Плоешти и Моряси.
27.6.1941. Экипажи полка бомбили технику врага в районе Перемышля.
Июнь—сентябрь 1941. Экипажи полка бомбили цели в районах Кременчуга, Днепропетровска, Запорожья, Никополя, Борославля.
Октябрь 1941. Принимал участие в боях за Мариуполь, Таганрог, Ростов.
Декабрь 1941 — апрель 1942. Основными задачами полка являлись: нарушение нормальной работы железнодорожных узлов Иловайская, Павлоград, Славянск, Волноваха и налеты на аэродромы люфтваффе в Мокрой, Кировограде, Мариуполе, Таганроге.
Апрель—июль 1942. Полк наносил удары по железнодорожным узлам Полтава, Днепропетровск, Новомосковск, Херсон, Николаев, Джанкой, Сталино, металлургическим заводам в Мариуполе, портовым сооружениям Николаева. Несколько ночных налетов было выполнено для бомбежки аэродромов Полтава, Чугуев и Славянск.
18.8.1942. Приказом НКО Союза ССР № 250 преобразован в 5-й гвардейский авиационный полк дальнего действия.
Июль 1943, Полк принимал участие в Орловско-Курско-Белгородской операции.
Август 1943. Экипажи принимали участие в освобождении Донбасса.
Сентябрь—ноябрь 1943. Полк участвовал в срыве эвакуации противника из Крыма.
Январь—март 1944. Оперативная группа полка с аэродрома Хотилово (район Бологое) принимала участие в налетах на Хельсинки.
Апрель 1944. Участие в налетах на Румынию.
24.5.1944. Приказом № 0136 полку присвоено почетное наименование «Севастопольский»,
Июль—август 1944. Участие в налетах на Будапешт. Февраль 1945. Участие в налетах на Кенигсберг и Берлин.
30.4.1945. Последний вылет летчиков полка в Европе: объект удара — порт Свинемюнде.
Лето 1945. Семь экипажей были откомандированы на Дальний Восток, где приняли участие в войне с Японией.
За период Великой Отечественной войны экипажи полка произвели 7624 боевых вылета (928 днем и 6696 ночью), суммарный налет при этом составил 24 111 часов. На цели сброшено 73 168 бомб общей массой 8017 т.
Потери личного состава полка за годы войны составили 236 человек, из них: летчики — 51 человек, штурманы — 52 человека, стрелки-радисты — 69 человек, воздушные стрелки — 55 человек, технический состав — 8 человек. Причем наибольшие потери в людях (145 человек) полк понес в 1941 г. В 1945 г. полк не потерял в боевой обстановке ни одного человека.
Что касается матчасти, то потери по годам выглядят следующим образом:
Год …… Боевые / Небоевые
1941 …… 51 / 22
1942 …… 9 / 13
1943 …… 6 / 12
1944 …… 10 / 10
1945 …… 1 / 2
Всего …… 77 / 59
В среднем одна боевая потеря приходилась на 99 боевых вылетов, 1 небоевая — на 734 вылета. В полку воевали двое летчиков — дважды Героев Советского Союза: Павел Андреевич Таран и Василий Николаевич Осипов. Звания Героя Советского Союза удостоены 17 авиаторов полка.