22 июня все четыре полка дивизии перебазировались на аэродромы, расположенные ближе к границе, а уже вечером вступили в бой. Летчики 160-го и 163-го полков отличились при обороне Минска. Уже в первые дни многие пилоты открыли свой боевой счет, а генерал Захаров добавил к своим испанским победам два сбитых над столицей Белоруссии Ju-88.
За один день 24 июня истребители И-16 из 163-го ИАП сбили в воздушных боях 21 самолет противника. Лучший результат начального периода войны во всех ВВС больше повторить не удалось. Победы оплачивались дорогой ценой. Количество боеспособных истребителей И-16 снижалось из-за потерь в воздушных боях, от налетов вражеской авиации на аэродромы базирования. Высокий процент боевых потерь объяснялся нетипичными задачами, которые выполняли истребители. Главным приоритетом для любых типов советских самолетов в этот период войны стали штурмовки механизированных колонн вермахта, имевших неплохую систему ПВО. За две недели боев количество истребителей в 43-й дивизии уменьшилось до 15–20 пригодных к полетам самолетов.
Боевая работа дивизии нашла отражение в приказе командующего ВВС Западного фронта:
— 43-я авиационная дивизия полностью выполнила задачу по перехвату и уничтожению самолетов противника в районах Минск, Пуховичи, Бобруйск, Могилев, Смоленск и Вязьма. Самолеты дивизии сопровождали бомбардировщики, штурмовали наземные войска противника, выполняли разведывательные задачи и прикрывали наши войска. Летчики 43-й дивизии выполнили 4638 боевых вылетов, налетав 5956 часов. За этот период летчиками дивизии было сбито 167 немецких самолетов. Собственные потери составили 63 самолета, уничтоженных на земля и 26 сбитых в воздушных боях. Трое пилотов погибли в авиакатастрофах.
Вторжение в Советский Союз не стало для люфтваффе легкой прогулкой. С 22 июня по 5 июля 1941 г. ВВС Германии потеряли 807 самолетов всех типов, с 6 по 19 июля — еще 477. Потери несли также и союзники Германии, имевшие на Восточном фронте свою авиацию. Против ВВС Одесского военного округа и авиации Черноморского флота вместе с люфтваффе действовали самолеты ВВС Румынии. Становой хребет советской авиации на южном участке фронта составляли 300 истребителей И-16 21-й и 22-й смешанных авиационных дивизий. Эти самолеты стали основой ПВО Одессы. В первый день войны летчики 21-й дивизии сбили не менее 20 самолетов противника, а через месяц боевой счет дивизии вырос до 150 побед в воздушных боях.
Румынские и немецкие войска удалось остановить на подступах к Одессе. В ожесточенных воздушных боях на этом участке фронта принимали участие пилоты 69-го ИАП и 22-й смешанной авиационной дивизии. На 22 июня 1941 г. в составе 69-го полка числилось 70 истребителей И-16 и пять МиГ-3. За три месяца героической обороны города у моря летчики полка сбили 94 немецких и румынских самолета. Полком командовал опытнейший летчик-истребитель Лев Шестаков, освоивший И-16 еще в 1936 г. В 1937 г. Шестаков воевал в Испании, где совершил 150 боевых вылетов, провел 90 воздушных боев и сбил восемь самолетов лично и 21 — в группе. В небе Одессы ас одержал еще три личных победы, а восемь самолетов противника сбил в составе группы. Герой Советского Союза Лев Шестаков погиб 13 марта 1944 г., на его счету тогда числилось 23 личных и 44 групповых победы.