Неоценимый творческий труд вложили в освоение новых типов самолетов и в доведение их до необходимых летно-тактических и боевых норм замечательные летчики-испытатели В. П. Чкалов, Г. Ф. Байдуков, М. М. Громов, В. К. Коккинаки, А. Б. Юмашев, В. С. Степанчонок, С. П. Супрун, П. М. Стефановский, М. А. Нюхтиков, С. К. Туманский, Е. И. Кабанов, М. Ю. Алексеев, А. К. Серов, Г. П. Кравченко, А, С. Благовещенский и многие другие.
Наряду с созданием новых типов самолетов и авиадвигателей большое внимание уделялось совершенствованию и разработке новых образцов вооружения и специального оборудования. Были созданы пневматические и электрические спуски у оружия, автоматы регулирования температуры в системе авиадвигателей, новые типы боеприпасов, авиационные пушки 20-, 23- и 37-мм калибра; внедрялось реактивное оружие (уже в боях на Халхин-Голе на истребителях применялись реактивные снаряды); создавались новые радио и радионавигационные средства.
В марте 1941 г. было принято постановление правительства об оснащении самолетов и территории страны средствами самолетовождения в сложных метеорологических условиях.
Военно-воздушные силы подразделялись на дальнебомбардировочную авиацию Главного Командования, фронтовую, армейскую и войсковую авиацию. Кроме того, в составе военно-морского флота имелась морская авиация.
Дальнебомбардировочная авиация имела пять корпусов и две отдельные дивизий. ВВС округов состояли из ближне-бомбардировочных и истребительных дивизий. Полки всех родов авиации имели по штату 60 - 64 самолета. ВВС общевойсковых армий только начинали оформляться и состояли из смешанных дивизий. К началу войны лишь некоторые армии имели такие дивизии, а большинство авиационных дивизии находилось в распоряжении командующего войсками военного округа и составляло ВВС округа. Войсковая авиация была представлена отдельными корпусными эскадрильями и эскадрильями связи, которые подчинялись командирам стрелковых и механизированных корпусов.
На основе решения ЦК ВКП(б) и СНК СССР перестраивалась структура тыла ВВС в направлении обеспечения высокой маневренности частей и соединений в ходе боевых действий. Накануне войны в западных приграничных округах создавались районы авиационного базирования, включавшие в свои состав авиационные базы, которые имели по 4 - 5 батальонов аэродромного обслуживания и предназначались для осуществления материально-технического обеспечения строевых частей и соединений. Перестройку тыла ВВС предполагалось закончить к осени 1941 г.
Увеличение боевого состава военно-воздушных сил и начавшееся перевооружение на новые типы самолетов потребовали более интенсивной подготовки кадров летного и технического состава. В связи с этим количество авиационных школ значительно увеличилось. Это позволило в 1940 г подготовить и направить в части около 10 тыс. различных специалистов.
Подготовка кадров приобрела особенно большую актуальность с осени 1939 г. в условиях уже начавшейся второй мировой войны. В целях обеспечения ВВС кадрами в декабре 1940 г. был установлен новый принцип набора курсантов из очередных призывов в Красную Армию, что обеспечивало возрастающую потребность в комплектовании авиашкол.