мини|Стратешки бомбардери дугог домета Боинг B-29 Суперфортрес испуштају свој терет током кампање у Бурми 1945. године . B-29 је био највећи авион који је имао значајну оперативну улогу у Другом светском рату и остаје једини авион у историји који је икада користио нуклеарно оружје у борби . Ваздушно ратовање је било главна компонента на свим ратиштима Другог светског рата и, заједно са противваздушним ратом, трошило је велики део индустријске производње великих сила. Немачка и Јапан су се ослањали на ваздухопловне снаге које су биле уско интегрисане са копненим и поморским снагама; силе Осовине су умањивале предност флота стратешких бомбардера и касно су схватиле потребу за одбраном од савезничког стратешког бомбардовања. Насупрот томе, Велика Британија и Сједињене Државе су усвојиле приступ који је у великој мери наглашавао стратешко бомбардовање и (у мањој мери) тактичку контролу бојишта из ваздуха, као и адекватну противваздушну одбрану. И Велика Британија и САД су изградиле знатно веће стратешке снаге великих бомбардера дугог домета. Истовремено, градили су тактичке ваздухопловне снаге које су могле да освоје ваздушну надмоћ над бојним пољима, пружајући тако виталну помоћ копненим трупама. Америчка морнарица и Краљевска морнарица су такође изградиле моћну поморско-ваздухопловну компоненту засновану на носачима авиона, као и Царска јапанска морнарица ; они су играли централну улогу у рату на мору.
Предратно планирање Пре 1939. године, једна страна (Јапан) је деловала углавном по теоријским моделима ваздушног ратовања . Италијански теоретичар Ђулио Дуе je 1920-их сумирао веру коју су пилоти током и после Првог светског рата развили у ефикасност стратешког бомбардовања . Многи су рекли да само то може да добије ратове, јер ће „бомбардер увек проћи “. Американци су били уверени да бомбардер Боинг B-17 Летећа тврђава може да досегне циљеве, заштићене сопственим оружјем, и да бомбардује, користећи Норденов нишан, са прецизношћу „како би требало да буде“. Јапански пионири авијације сматрали су да су развили најбоље морнаричке пилоте на свету.
Ваздухопловне снаге Немачка: Луфтвафе мини|Месершмит Bf 109 прати Јункерс Ju 87 Луфтвафеа 1941. године.|лево Луфтвафе је био огранак Вермахта за ваздушно ратовање . Под вођством Хермана Геринга, била је у могућности да учи и тестира нове борбене технике у Шпанском грађанском рату . Рат је такође довео до већег нагласка на противваздушном оружју и борбеним авионима због њихове способности да се бране од непријатељских бомбардера. Његова напредна технологија и брзи раст довели су до преувеличаних страхова 1930-их, што је помогло да се Британци и Французе убеде у помирење. У рату, Луфтвафе се добро показао 1939–41, јер су његови бомбардери Штука плашили непријатељске пешадијске јединице. Али Луфтвафе је био лоше координисан са укупном немачком стратегијом и никада није достигао величину и обим потребан у тоталном рату, делимично због недостатка инфраструктуре за производњу војних авиона, како за завршене трупове авиона, тако и за погонске агрегате, у поређењу са Совјетским Савезом или Сједињеним Државама . Луфтвафе је имао недостатке у радарској технологији, осим њихових употребљивих UHF, а касније и VHF опсега, радара за пресретање у ваздуху, као што су радарски системи Лихтенштајн и Нептун за њихове ноћне ловце. Ловац Месершмит Ме 262 није ушао у употребу све до јула 1944. године, а лаки Хајнкел Не 162 појавио се тек током последњих месеци ваздушног рата у Европи. Луфтвафе није могао да се носи са све смртоноснијим британским одбрамбеним ловачким екраном након битке за Британију, нити са бржим пратећим ловцима P-51 Мустанг након 1943. године.
Када је залиха горива Луфтвафеа пресушила 1944. године због нафтне кампање у Другом светском рату, сведена је на улоге противваздушних одбрамбених јединица, а многи њени људи су послати у пешадијске јединице. До 1944. године управљала је са 39.000 противпаљских батерија са милион људи у униформама, и мушкараца и жена.
Луфтвафеу су недостајале бомбардерске снаге за стратешко бомбардовање, јер нису сматрали да је такво бомбардовање исплативо, посебно након смрти генерала Валтера Вевера, главног заговорника стратешких бомбардерских снага за Луфтвафе, 3. јуна 1936. године. Јесу покушали стратешко бомбардовање на истоку са проблематичним Хајнкел Хе 177 А. Њихов једини успех био је уништавање ваздухопловне базе у Полтави, у Украјини, током савезничке операције „Франтик“, у којој је било смештено 43 нова бомбардера Б-17 и милион тона авионског горива.
Увођење борбених авиона на турбомлазни погон, углавном са двоструким млазним ловцем Месершмит Ме 262, лаким млазним ловцем Хајнкел Хе 162 и извиђачко-бомбардером Арадо Аr 234, пионирски је започео Луфтвафе, али је период одлагања (1944–45) њиховог увођења – углавном због дугог времена развоја млазних мотора BMW 003 и Јункерс Јумо 004 – као и неуспеха у производњи употребљивих примерака њихова два дуго развијена авионска мотора веће снаге, вишередног 24-цилиндричног клипног мотора Јункерс Јумо 222 од око 2.500 коњских снага и напредни турбомлазни мотор Хајнкел ХеС 011 од скоро 2.800 фунта потиска, од којих је сваки био намењен да покрене многе напредне немачке предлоге за дизајн трупа авиона у последњим годинама рата - значило је да су представљени „премало, прекасно“, као што је то био случај са многим другим напредним немачким дизајном авиона (и заиста, многим другим немачким војним системима наоружања) током каснијих ратних година.
Иако су немачки савезници, посебно Италија и Финска, имали сопствене ваздухопловне снаге, координација са њима је била веома мала. Тек пред крај рата Немачка је поделила своје планове и технологију за авионе и алтернативна горива са својим савезником Јапаном, што је резултирало млазним ловцем Накаџима Кика и ракетним ловцем Мицубиши Шусуи, респективно заснованим на Ме 262А и Ме 163B - оба су, слично, дошла прекасно да би Јапан побољшао своје одбрамбене системе авиона или направио алтернативна горива и мазива.
Велика Британија: Краљевско ратно ваздухопловство мини|Хокер Харикени и Супермарин Спитфајери РАФ-а лете у формацији 1940. године Британци су имали своју веома добро развијену теорију стратешког бомбардовања и изградили су бомбардере дугог домета да би је спровели у дело.
Када је постало јасно да Немачка представља претњу, РАФ је започео велико ширење, са постављањем многих аеродрома и повећањем броја ескадрила. Од 42 ескадриле са 800 авиона 1934. године, РАФ је до 1939. године достигао 157 ескадрила и 3.700 авиона. Комбиновали су новоразвијени радар са комуникационим центрима како би управљали својом ловачком одбраном. Њихови средњи бомбардери су били способни да досегну немачки индустријски центар Рур, а већи бомбардери су били у развоју. мини|Авијаторске наочаре и кацига за летење које је користио познати пилот РАФ-а Били Страхан (1921-1998) РАФ се брзо ширио након избијања рата против Немачке 1939. године. То је укључивало обуку половине британских и посада Комонвелта, укупно око 167.000 људи, у другим земљама Комонвелта (посебно у Канади). Био је други по величини у Европи. РАФ је такође интегрисао пољске и друге пилоте који су побегли из Хитлерове Европе. У Европи, РАФ је имао оперативну контролу над посадама авиона и ескадрилама Комонвелта, иако су оне задржале одређени степен независности (као што је формирање 6. групе RCAF- а како би се канадске ескадриле спојиле у национално препознатљиву јединицу).
РАФ је имао три главне борбене команде са седиштем у Уједињеном Краљевству: РАФ ловачку команду задужену за одбрану Уједињеног Краљевства, РАФ бомбардерску команду (формирану 1936. године) која је управљала бомбардерима који су били намењени офанзиви против непријатеља, и РАФ обалску команду која је требало да штити савезничке бродове и напада непријатељске бродове. Флотско ваздухопловство Краљевске морнарице користило је копнене ловце у одбрани поморских објеката и авиона са носача авиона. Касније током рата, ловачке снаге РАФ-а су подељене на две јединице : Ваздухопловну одбрану Велике Британије (ADGB) за заштиту Уједињеног Краљевства и Другу тактичку ваздухопловну армију за копнену офанзивну подршку у кампањи у северозападној Европи.
Бомбардерска команда је учествовала у два подручја напада – стратешком бомбардовању немачке ратне производње и мање познатом минирању приобалних вода код Немачке (познатом као Гарденинг) како би обуздала своје поморске операције и спречила подморнице да слободно делују против савезничких бродова. Да би нападнуо немачку индустрију ноћу, РАФ је развио навигациона помагала, тактике за преплављивање немачког система контроле одбране, тактике директно против немачких ноћних ловачких снага, технике обележавања циљева, многа електронска помагала у одбрани и нападу, као и подршку авионима за електронско ратовање. Производња тешких авиона конкурисала је ресурсима за војску и морнарицу, и била је извор неслагања око тога да ли се тај труд може профитабилније утрошити негде другде.
Све већи губици током друге половине 1943. године због реорганизованог система ноћних ловаца Луфтвафеа (тактика Вајлда Сауа) и скупи покушаји Сер Артура Хариса да уништи Берлин зими 1943/44, довели су до озбиљних сумњи у то да ли је Бомбардерска команда искоришћена у пуном потенцијалу. Почетком 1944. године, британско ратно ваздухопловство је стављено под директну контролу Ајзенхауера, где је одиграло виталну улогу у припреми пута за инвазију Оверлордса.Richard J. Overy, The Air War, 1939–1945 (1981)
Совјетски Савез: Совјетско ратно ваздухопловство мини|Иљушин Ил-2 совјетског ваздухопловства близу Москве 1943. године До краја рата, совјетска годишња производња авиона је нагло порасла, а врхунац совјетске производње је достигао 40.000 авиона 1944. године. Произведено је око 157.000 авиона, од којих је 126.000 било борбених типова за Војно-Ваздушне Силе (Военно Воздушные Силы, дословно „Војне ваздушне снаге“) или ВВС, док су остали били транспортни, тренажни и други помоћни авиони. Кључни значај улоге копнених напада у одбрани Совјетског Савеза од операције Барбароса сила Осовине па све до коначног пораза нацистичке Немачке битком за Берлин довео је до тога да је совјетска војна авијацијска индустрија током рата произвела више примерака Иљушина Ил-2 Штурмовика него било ког другог дизајна војног авиона у историји авијације, са нешто више од 36.000 произведених примерака.
Током рата, Совјети су употребили 7500 бомбардера који су бацили 30 милиона бомби на немачке циљеве, са густином која је понекад достизала 100–150 тона/кв. километру.A. A. Sidorenko, The Offensive (Moscow, 1970; USAF translation)
Сједињене Америчке Државе: Војно ваздухопловство лево|мини|Консолидовани либератор I лети изнад Кертисових П-40 Ворхока америчког ваздухопловства 1943. године. Пре напада на Перл Харбор и током периода у којем је претходник , Амерички војни ваздухопловни корпус, постао Армијско ратно ваздухопловство крајем јуна 1941. године, председник Френклин Д. Рузвелт је дао команду над морнарицом пилоту, адмиралу Ернесту Кингу, са мандатом за рат усмерен ка авијацији у Пацифику. Рузвелт је дозволио Кингу да изгради копнену морнаричку и маринску авијацију и да преузме контролу над бомбардерима дугог домета који се користе у противподморничким патролама у Атлантику. Рузвелт се у основи сложио са Робертом А. Ловетом, цивилним помоћником секретара за ратна питања, који је тврдио: „Иако не идем толико далеко да тврдим да ће сама ваздушна снага добити рат, тврдим да рат неће бити добијен без ње.“