Летом 1950 года началась война в Корее. С начала ноября в боевых действиях начали принимать участие советские истребительные авиадивизии. Днем 1 ноября, за несколько недель до официального формирования истребительного авиакорпуса, свой первый боевой вылет в ходе Корейской войны совершили летчики 72-го гвардейского истребительного авиаполка. Пять пилотов на МиГ-15 под командованием майора Стройкова атаковали группу американских поршневых истребителей P-51 Mustang с ожидаемым результатом - старший лейтенант Чиж открыл счет советским победам. Также имеются сведения о сбитом в тот же день истребителе F-80 Shooting Star. С этого момента безраздельному господству в воздухе американцев и их союзников пришел конец.
В западной литературе факт уничтожения 1 ноября 1950 года истребителя F-80 не признается. Чаще всего утверждается, что этот самолет был поврежден огнем зенитчиков и упал. Более того, первые недели боевой работы 64-го истребительного корпуса в зарубежных источниках чаще всего описываются буквально в паре строк. Вероятно, дело в том, что ввиду отсутствия серьезного противника советские пилоты активно сбивали американцев. Естественно, такие факты, особенно во времена Холодной войны, на Западе не оглашались. Из-за этого основное повествование о воздушной войне в Корее в зарубежной литературе нередко начинается только с более поздних событий.
В этой воздушной войне участвовали лучшие самолеты с обеих сторон, впервые отрабатывались новые тактические приемы ведения воздушной войны на реактивной технике. Ударной силой ВВС США в Корее являлись бомбардировочные части Стратегического Авиационного Командования (Strategic Air Command - SAC). Они были вооружены мощными стратегическими бомбардировщиками, гордостью американцев - В-29 и В-50 (новейшая модификация В-29). Авиачасти САК начали боевые действия уже 27 июня 1950 г. с налета на Пхеньян. Долгое время они безнаказанно совершали свои опустошительные рейды в глубь территории КНДР и даже КНР. Лишь с появлением советских истребителей МиГ-15 с мощным вооружением (1 пушка - 37 мм и 2 пушки - 23 мм) у американских В-29 («летающая крепость») появился опасный противник. Части САК сразу начали нести тяжелые потери.
Кроме этого, в частях вооруженных сил КНДР и китайских народных добровольцев находилось две-три сотни наших военных советников. В боевых же действиях активно участвовали только зенитчики и летчики, которые в составе 64-го ИАК противостояли мощной 5 ВА США, не говоря уже об авиации их союзников - Австралии, Канады, Англии, Южной Кореи, Южной Африки.
Действия нашей авиации в Корее были сугубо оборонительными. В отличие от американцев мы не "работали" по наземным целям, не бомбили гражданское население. Hа наших складах вообще не было ни одной авиабомбы. Мы не имели в Корее ни бомбардировщиков, ни штурмовиков, только одни истребители МиГ-15.
В ходе Корейской войны 54 советских лётчика стали асами, одержав по 5 и более побед. В общей сложности, поочередно сменяясь, за время Корейской войны получили боевой опыт 12 советских истребительных авиационных дивизий (26 полков), 4 зенитных артиллерийских дивизии (10 полков), 2 отдельных (ночных) истребительных авиационных полка, 2 зенитных прожекторных полка, 2 авиационные технические дивизии и другие части обеспечения из состава ВВС и ПВО Советской Армии и 2 истребительных авиационных полка ВВС ВМФ. За успешное выполнение правительственного задания орденами и медалями в СССР были награждены 3504 военнослужащих 64-го ИАК. В составе ИАК в небе Кореи и Китая сражались 57 Героев Советского Союза, 22 из которых получили это высокое звание уже в 1951 - 1953 годах.
Согласно данным, рассекреченным Генеральным штабом Вооружённых Сил РФ, советские лётчики сбили в Корее 1097 самолётов противника, ещё 212 было уничтожено зенитным огнём.
Кроме постоянного личного состава, в 64-м ИАК проходили стажировку и находились в командировке и другие военнослужащие Советской Армии, представлявшие Генеральный штаб, центральный аппарат Министерства Вооруженных сил, виды ВС и родов войск.
По официальным советским данным, в боевых действиях на Корейском полуострове принимали участие около 26 тысяч наших военнослужащих. Безвозвратные потери составили 316 человек (из них 124 лётчика) и 345 самолётов.