1939年9月1日，德国军队对波兰发起了进攻，导致第二次世界大战爆发。在对波兰的“闪击”行动中，德国空军投入了9个Ju-87俯冲轰炸机大队、366架轰炸机，3个Do-17战队，以及少量的Ju-86轰炸机和大量Bf-109和Bf-110战斗机，以及Hs-126侦察机。德国空军首先对波兰的21个机场、交通枢纽、指挥中心和飞机工厂进行了大规模轰炸，尽管未能将波兰主要战机留在机场，但成功破坏了通信指挥系统，使得波兰空军无法统一指挥，只能与德军进行小规模对抗。德国空军迅速掌握了制空权，保护装甲部队快速推进。例如，9月14日，德军对高特诺进行突袭，炸毁了布祖腊河上的铁桥，并持续攻击集结的波军，削弱了波军对德军侧翼的威胁。9月9日起，德空军对华沙进行了60多次空袭，导致华沙严重受损，居民伤亡惨重。最终，9月26日波兰宣布投降，期间德空军损失了564架飞机。
1941年4月9日，德国袭击丹麦和挪威，使用Ju-52运输机空降伞兵占领机场和关键大桥，仅4小时便轻易占领挪威。德国空军使用He-111和Ju-87俯冲轰炸机以及Bf-109战斗机夺取制空权，随后利用Ju-52运输伞降部队攻占机场和奥斯陆。德军轰炸机群对挪威城市进行威慑飞行，掩护海军登陆行动。4月14日，英国在挪威北部登陆支援，却遭到德空军空中打击，英法联军最终于6月8日撤离挪威，挪威军队于6月10日投降。
1940年5月，德军空降兵对荷兰进行攻击，以防止荷兰破坏桥梁阻碍入侵。荷兰与德军进行了激烈的空降与反空降战斗，由于荷军力量被分散，德军地面部队得以顺利进攻。5月13日鹿特丹被占领，荷兰于5月14日投降。
同时，德军入侵比利时，重点是空降占领埃本和埃马尔要塞。突击队使用滑翔机和俯冲轰炸机配合，迅速占领要塞，随后增援部队到达。22小时后，要塞失守，德军打开了马斯河和阿尔贝特运河的通道。5月28日，比军宣布投降。
1940年5月10日，德国空军在对法国的空袭中，摧毁了大部分法军基地，取得制空权。德军随后突破阿登山脉，包围了33万英法联军。在马斯河和索姆河区域的空战中，联军未能成功反攻。德空军对敦刻尔克进行猛烈轰炸，尽管造成大量损失，但仍未能阻止大撤退，最终有33.8万联军撤至英国。6月14日，巴黎沦陷，6月22日，法国与德国签订停战协定。
德国空军的重新建立在第一次世界大战中德国战败，按盟国1919年《凡尔赛条约》，德国空军应当解散，德国销毁和交给协约国的飞机约1.6万架，航空发动机2.7台，只能保留140架飞机和169台航空发动机。