Несмотря на упорное сопротивление советских войск, гитлеровцам к концу сентября 1941 года удалось глубоко вклиниться в пределы нашей родины и начать подготовку наступления на Москву. В битве за Москву помощь войскам фронтов оказывали подразделения трех особых авиагрупп ГВФ: Западной, Московской и Связи. В битве за Москву гражданские авиаторы выполняли боевые задачи с особым мужеством и отвагой. В ходе битвы за Москву в районе железнодорожной станции Навля оказались в окружении несколько наших стрелковых дивизий и раненый командующий Брянским фронтом генерал-лейтенант А. И. Еременко. В ночь на 12 октября 1941 года при сильном дожде, до предела ограничивавшем видимость, пилот особой авиагруппы связи ГВФ П. Т. Кашуба на санитарном самолете С-2 вывез из окружения раненого генерала. В ночь на 15 декабря 1941 года экипажи Московской авиагруппы особого назначения ГВФ выполнили важное задание по выброски в район Теряевой Слободы 415 парашютистов-десантников, которые, захватив дороги, сорвали отход гитлеровских войск и техники из города Клина.

Всего в период оборонительной операции и контрнаступления советских войск под Москвой (октябрь - декабрь 1941 года) авиатор Московской и Западной авиагрупп совершили 32 730 самолето-вылетов, из них 645 в тыл противника, перевезли около 50 000 бойцов и офицеров и 135 тонн боеприпасов, вооружения, медикаментов, продовольствия.

В январе - феврале 1942 года в ходе наступления советских войск на западном направлении экипажи Московской авиагруппы особого назначения ГВФ десантировали 4-й воздушно-десантный корпус, доставили пополнения и боеприпасы 1-му гвардейскому кавалерийскому корпусу, действовавшему в тылу вражеских войск.

К весне 1942 года военное положение Советского Союза стабилизировалось. Советские войска обобщали приобретенный боевой опыт первого года войны, получали и осваивали новые типы орудий, танков, самолетов, стрелкового оружия, средств связи. В мае 1942 года ГУГВФ было подчинено командованию Военно-Воздушных Сил Красной Армии. В то время в составе девяти фронтовых авиагрупп ГВФ имелось около 870 самолетов. Возросло кол-во транспортных самолетов Ли-2.

Пользуясь тем, что наши союзники по антигитлеровской коалиции - США и Великобритания не торопились с выполнением своих обязательств по открытию второго фронта в Европе, Гитлер направил значительную часть своих сил на Восток, особенно на южное крыло советско-германского фронта, создав здесь перевес сил.

2 июня 1942 года враг начал пятидневную артиллерийскую и авиа­ционную подготовку, после чего в наступление перешли пехота и танки. Героические защитники Севастополя стойко отражали все атаки. Обес­печение гарнизона Севастополя боеприпасами и продовольствием было возложено на Московскую авиагруппу особого назначения ГВФ. Выде­ленные из ее состава две оперативные авиагруппы (командиры В. А. Пущинский и С. Н. Шарыкин) 20 июня 1942 года перелетели на аэродромы в районе г. Краснодара. Уже через сутки 18 самолетов ночью достави­ли в Севастополь около 40 т боеприпасов и вывезли из города более 500 раненых. Для перехвата советских транспортных самолетов против­ник организовал вылеты истребителей из засад, патрулирование в воздухе. Стремясь захватить Сталинград, этот важный военно-стратегический пункт и один из крупнейших промышленных центров страны, гитлеровское командование сосредоточило на Сталинградском направлен крупную группировку войск. Для оказания помощи в боевом обеспечении войск, оборонявших Сталинград, привлекалось три особые авиагруппы ГВФ: Московская, Ки­евская и связи. Экипажи авиагрупп, летая днем и ночью, доставляли воинам-сталинградцам боеприпасы, вооружение, медикаменты, а об­ратными рейсами вывозили тяжелораненых. Полевые аэродромы и посадочные площадки на правом берегу Волги были изрыты воронками от бомб и снарядов, садиться на них. и взлетать нередко приходилось под бомбежкой и артиллерийским обстрелом. Поэтому экипажи, как правило, не выключая двигателей, быстро разгружали самолеты, забирали ра­неных и взлетали. Большой объем работ выполнял летный состав особой авиагруппы связи ГВФ, подчиненной в оперативном отношении начальнику Главного управления связи Красной Армии. Для повышения оперативности пере­возни срочных документов и почты в августе 1942 года были организо­ваны эстафетные авиазвенья: самолеты ПС-40 и ПС-43 приземлялись в Астрахани, где почта после сортировки немедленно направлялась само­летами Р-5 под Сталинград. Ожесточенными атаками вражеские истребители пытались сорвать полеты транспортных машин. Командиры и пилоты авиагрупп, внима­тельно изучив периодичность и районы патрулирования фашистских ист­ребителей над прифронтовой полосой, определили наиболее благопри­ятные время и маршруты полетов, целесообразные противоистребительные маневры. Экипажи самолетов У-2 стали действовать главным образом ночью. Все это позволяло перебрасывать по воздуху значительное количество важнейших грузов при минимальных потерях.