30 июля 1942 г. полк был переименован в 101-й авиационный полк дальнего действия. В связи с ухудшением обстановки на Сталинградском направлении экипажи полка стали выполнять, главным образом, полеты на бомбометание.
С 24 июня по 19 августа 1942 г. полк с аэродрома Чкаловская наносил бомбовые удары по коммуникациям и тылам противника, главным образом по железнодорожным узлам Курск, Щигры, Вязьма, Львов, Полтава, Ржев. Выполнено 375 боевых вылетов, сброшено 457,5 т бомб.
С 22 августа по 15 сентября 1942 г. с выходом германских войск в район Сталинграда полк перебазировался на аэродом Балашов, откуда экипажи летали бомбить скопления войск и техники противника в населенных пунктах Герзовка, Трехостровская, Вертечи, Андреевка, Акатовка, Каменный Буерак, Карловка, Городище, Суровкино, Сталинградский. Выполнен 401 боевой вылет, сброшено 413 т бомб. За успешное выполнение боевых заданий командование Сталинградского фронта дважды выносило благодарность личному составу полка.
В сентябре 1942 г. полк перевели на трехэскадрильный состав, количество самолетов Ли-2 было доведено до 30.
Экипажи полка летали на бомбометание до самого окончания войны, однако самыми приоритетными стали полеты в тыл врага, к партизанам и на десантирование разведывательно-ди- версионных групп.
Вскоре приказом командующего АДД полк сняли со Сталинградского фронта. Перед личным составом полка была поставлена задача выполнять специальные задания в интересах партизанского движения. С 15 сентября 1942 г. по 15 сентября 1943 г. было произведено 1862 боевых вылета к партизанам, в том числе 300 с посадкой на партизанских аэродромах. Полеты выполнялись по заданиям Украинского, Белорусского и Центрального штабов партизанского движения, а также в интересах НКВД СССР. Было перевезено 1519 человек, 1371 т. боевых грузов, 105 т продовольствия, разбросано 19 млн. листовок, вывезено с партизанских аэродромов 3105 партизан и детей, 32 человека из экипажей сбитых за линией фронта самолетов, ценных грузов (золото, валюта) на сумму 2 млрд. руб.
Полеты к партизанам выполнялись в основном с аэродромов Чкаловская и Монино, а также с оперативных аэродромов Липецк, Ленинск, Дулово, Кашин, Лебедин. Наряду с выполнением спецзаданий, экипажи полка летали на бомбардировку железнодорожных узлов Ярцево, Брянск, Сычевка, Орел, Рославль, а также бомбили боевые порядки германских войск на Курской дуге.
Один из первых полетов с посадкой на партизанском аэродроме Дубницкий хутор (на границе Белоруссии и Житомирской области Украины) выполнила Гризодубова летом 1942 г. в партизанское соединение А.Н. Сабурова. Партизаны оценили смелость командира полка – в партизанском соединении появился отряд имени Гризодубовой.