W nocy 23/24 marca i 17 kwietnia 1941 dywizjon 301 bombardował Berlin. Od 18 lipca 1941 dywizjon został przeniesiony na lotnisko w RAF Hemswell, ponownie z Dywizjonem 300.
W 1942 roku dywizjon kontynuował nocne naloty na Niemcy. Między innymi, wziął udział w pierwszym, wykonanym przez tysiąc bombowców, nalocie w nocy 30 maja na Kolonię (operacja Millenium). W nalocie na Essen 5 czerwca po zestrzeleniu dostał się do niewoli dowódca dywizjonu mjr pil. Stanisław Krzystyniak. W kolejnym nalocie na Bremę 26 czerwca uczestniczyło aż 15 samolotów dywizjonu, ale też po zestrzeleniu dostał się do niewoli kolejny dowódca dywizjonu mjr pil. Maksymilian Brzozowski. W drugiej połowie 1942 dywizjon wykonywał też zadania minowania niemieckich baz morskich, jak St. Nazaire, Lorient, Brest oraz wód przybrzeżnych w rejonie Wysp Fryzyjskich, ujścia Elby, Helgolandu i wybrzeży Holandii. W tym okresie bombardowano Mediolan i Turyn. Z uwagi na spore straty (pod koniec lipca było jedynie 6 pełnych załóg), od listopada dywizjon wykonywał mniej ryzykowne loty minowania akwenów.
W Grupie Specjalnego Przeznaczenia