Tijdens de Slag om Engeland in 1940 verdedigde de RAF de lucht boven Groot-Brittannië tegen de numeriek superieure Duitsers. In wat misschien wel de langste en ingewikkeldste luchtaanval in de geschiedenis is, droeg de Slag om Groot-Brittannië aanzienlijk bij aan de vertraging en de daaropvolgende onbepaalde uitstel van Operatie Zeeleeuwen, Hitlers plannen voor een invasie van het Verenigd Koninkrijk. In het Lagerhuis op 20 augustus, aangespoord door de voortdurende inspanningen van de RAF, hield premier Winston Churchill een toespraak tot de natie, waar hij zei: "Nooit op het gebied van menselijk conflict was zo veel verschuldigd door zo velen aan zo weinigen". De grootste RAF-inspanning tijdens de oorlog was de strategische bombardementen tegen Duitsland door Bomber Command. Terwijl de RAF-bombardementen van Duitsland bijna onmiddellijk na het uitbreken van de oorlog begonnen, waren ze in eerste instantie niet effectief; het was pas later, vooral onder leiding van Air Chief Marshal Harris, dat deze aanvallen steeds verwoestender werden, vanaf begin 1943 en verder, naarmate nieuwe technologie en een groter aantal superieure vliegtuigen beschikbaar kwamen. De RAF bombardeerde's nachts Duitse steden zoals Hamburg.
en Dresden. Nachtelijke bombardementen vormden het grootste deel van de RAF-bombardementen, voornamelijk dankzij Harris, maar het ontwikkelde ook precisie-bombardementstechnieken voor specifieke operaties, zoals de "Dambusters" -inval door No. 617 Squadron, of de Amiens-gevangenisinval bekend als Operatie Jericho.