Britannian taistelun aikana vuonna 1940 - RAF puolusti Britannian taivasta ylivoimaisia saksalaisia vastaan. Britannian taistelu vaikutti merkittävästi operaatio Merenleijonan viivästymiseen ja sen jälkeiseen määrittelemättömään lykkäämiseen, Hitlerin suunnitelmiin hyökätä Britanniaan. RAF:n jatkuvien ponnistelujen myötä pääministeri Winston Churchill piti 20. elokuuta alahuoneessa kansalle pitämänsä puheen, jossa hän sanoi: "Ihmisen konfliktin alalla monet eivät ole koskaan olleet näin paljon velkaa niin harvoille". RAF:n suurin sota-ajan ponnistelu oli pommikoneiden komennon strateginen pommituskampanja Saksaa vastaan. Vaikka RAF: n pommitukset Saksassa alkoivat lähes välittömästi sodan puhkeamisen jälkeen, ne olivat aluksi tehottomia; vasta myöhemmin, erityisesti ilmavoimien päämaarsalkka Harrisin johdolla, nämä hyökkäykset tulivat yhä tuhoisammiksi, vuoden 1943 alusta lähtien, kun uusi teknologia ja suurempi määrä ylivoimaisia lentokoneita tulivat saataville. RAF aloitti yölliset pommitukset Saksan kaupungeissa, kuten
Hamburgin ja Dresdenin. RAF:n pommituskampanjan suurin osa oli yöpommia, pääasiassa Harrisin ansiosta, mutta se kehitti myös tarkkuuspommitustekniikoita tietyille operaatioille, kuten No. 617 Squadronin "Dambusters" -hyökkäys tai Amiensin vankilahyökkäys, joka tunnetaan nimellä Operation Jericho.