После окончания Второй мировой войны победители и проигравшие вступили в новую, "холодную войну", основными противниками в которой стали Североатлантический альянс и страны Варшавского договора. Вялотекущее политическое противостояние дало мощный толчок развитию различных технологий, использовавшихся в первую очередь в военной авиации. Именно на ВВС руководство Советского Союза делало одну из основных ставок.
В послевоенные годы конструкторские бюро, работавшие в СССР, ориентировались на создание самолетов с принципиально новыми силовыми установками, которые были бы эффективнее и надежнее широко использовавшихся до этого поршневых двигателей. Такие самолеты дали бы возможность советским ВВС выполнять более сложные маневры и развивать большие скорости, а значит получить боевое преимущество над ВВС потенциального противника.
Разработка самолета на реактивной тяге началась в СССР в 1943-1944 годах, а первый полет прототипа такого летательного аппарата состоялся в марте 1945 года. В ходе испытаний самолет сумел развить скорость свыше 800 километров в час. Для сравнения, самый быстрый поршневой истребитель Второй мировой войны - Do.335A - мог развивать скорость до 760 километров в час.
Уже в апреле 1946 года началось серийное производство сразу двух советских реактивных самолетов Як-15 и МиГ-9, условно относящихся к первому поколению. Они могли развивать скорость до 800 и 900 километров в час соответственно. При этом от США и Великобритании с точки зрения начала эксплуатации реактивных самолетов СССР отстал в среднем на два года. Так, ВВС Великобритании начали выполнять полеты на реактивном Gloster Meteor в 1944 году, а США на F-80 - в 1945 году. Франция, в прошлом один из основных союзников СССР, создала собственный реактивный самолет MD.450 Ouragan только к 1952 году.
Увеличение скорости боевых самолетов стало причиной пересмотра всех существовавших наставлений по выполнению полетов, но главное - по внедрению в летательные аппараты новых радиоэлектронных устройств и систем, позволявших повысить точность стрельбы и бомбометания. Наконец, самолеты стали достаточно сложными для ручной посадки, и все существовавшие в стране аэродромы начали переоборудовать для посадки летательных аппаратов по приборам, "вслепую".
Параллельно проводилась новая реформа военно-воздушных сил. В 1946 году ВВС РККА были переименованы в ВВС СССР. К этому времени военно-воздушные силы подразделялись на фронтовую авиацию, дальнюю авиацию, воздушно-десантные войска, десантно-транспортную авиацию и войска противовоздушной обороны. В 1946 году воздушно десантные войска были выведены из состава ВВС СССР, в 1948 году то же произошло и с войсками ПВО. Десантно-транспортная авиация стала сначала транспортно-десантной, а затем - военно-транспортной.
К концу 1940-х годов на вооружение ВВС СССР начали поступать новые реактивные самолеты, в том числе МиГ-15 и Ла-15, а фронтовая авиация получила первый реактивный бомбардировщик Ил-28; простой в пилотировании самолет мог выполнять полеты ночью и в сложных погодных условиях. В 1950-х годах именно Ил-28 стали основными носителями тактического ядерного оружия.
В преображенном виде ВВС СССР приняли активное участие в Корейской войне 1950-1953 годов, в которой фактически напрямую противостояли ВВС США. В Корее воевали преимущественно новые советские самолеты МиГ-15 и МиГ-15бис, которые противостояли американским F-86 Sabre. Советские воздушные части действовали в составе 64-го истребительного авиакорпуса, базировавшегося на территории Китая. Любопытно, что советские летчики при этом были одеты в китайскую форму, а самолеты имели опознавательные знаки ВВС Китая.
В целом, ВВС СССР в ходе конфликта действовали успешно, однако противостояние с НАТО было уравновешено численным преимуществом авиации западной коалиции. За всю войну ВВС СССР потеряли 354 самолета, в то время как советскими летчиками были сбиты 1097 самолетов противника.
В феврале 1950 года летчик-испытатель Иван Иващенко на серийном истребителе МиГ-17 в пикировании впервые превысил скорость звука, фактически положив начало эре сверхзвуковой авиации. Советские конструкторские бюро в это время уже проводили исследования, целью которых был поиск возможности преодолеть звуковой барьер. В частности, проводились эксперименты со стреловидным крылом, позволявшим снизить лобовое сопротивление и отсрочить наступление волнового кризиса при приближении к околозвуковым скоростям.
В 1955 году на вооружение ВВС СССР поступил первый сверхзвуковой истребитель МиГ-19, способный развивать скорость до 1,45 тысячи километров в час. Тем не менее, несмотря на большой скачок в развитии реактивной авиации, самолеты по большому счету мало отличались от своих поршневых предшественников - радарами оснащались только специальные летательные аппараты, а основным вооружением оставалось ракетно-пушечное. Первый прорыв был сделан в 1956-1957 году, когда на вооружение начали поступать управляемые ракеты класса "воздух-воздух".
Одновременно с активным развитием реактивной истребительной и фронтовой авиации, все большее значение в "холодной войне" стала приобретать дальняя авиация. Для сокращения времени подлета к территории США советские ВВС начали активно осваивать аэродромы на Крайнем Севере. В войска поступили новые бомбардировщики Ту-16, М-4, 3М и Ту-95. Последние два благодаря межконтинентальной дальности полета снизили необходимость в аэродромах, расположенных в непосредственной близости от границ США.
При этом в структуре ВВС были произведены очередные изменения. Так, в 1956 году была ликвидирована штурмовая авиация (восстановлена только в 1980-х годах), а на смену ей пришла истребительно-бомбардировочная. Новой структуре ВВС отводилась роль поддержки сухопутных войск и ВМФ СССР; летчики должны были уничтожать важные военные и инфраструктурные объекты противника.
К началу 1960-х годов советская авиация уже практически полностью перешла на самолеты, способные развивать сверхзвуковую скорость. В номенклатуру их вооружения уже входили ракеты классов "воздух-воздух" и "воздух-поверхность". Таким образом, авиация СССР получила высокие шансы на прорыв системы ПВО потенциального противника, сформировавшуюся в тот период. Во второй половине 1950-х годов в войска начали поступать боевые самолеты второго поколения, основной отличительной чертой которых было наличие радиолокационных станций. Благодаря такому усовершенствованию самолеты стали всепогодными.
В 1955 году был создан фронтовой истребитель Су-7, принятый на вооружение в 1960 году, а с 1958 года в войска начали поступать истребители МиГ-21. Эти самолеты уже были способны развивать скорость свыше двух тысяч километров в час, оснащались мощным пушечным вооружением, а также были способны нести управляемые и неуправляемые ракеты. В 1959 году ВВС СССР получили реактивный истребитель второго поколения Су-9; он стал одним из первых советских самолетов с треугольным в плане крылом и первым в мире самолетом-перехватчиком (предельная скорость - 2230 километров в час).
В течение 1960-х годов на вооружение ВВС СССР в больших количествах поступали истребители МиГ-21, Су-7, Су-9, Су-11. Бомбардировочная авиация плавно переходила на самолеты, способные развивать большие скорости. В частности, был разработан сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22, развивавший скорость до 1,5 тысячи километров в час. Этот самолет создавался специально для нанесения ударов по военно-морским силам НАТО.
Одновременно с бурным развитием военного самолетостроения велась разработка и вертолетной техники, которой отводилась преимущественно транспортная роль. С начала 1950-х годов в войска поступали вертолеты Ми-1, Ми-2, Ми-4 и Ми-6. Они использовались для перевозки техники и военнослужащих, однако сугубо боевых задач пока не выполняли. В редких случаях вооружение устанавливалось на вертолеты Ми-2, однако в массовом порядке в боевых целях они не применялись. Основным преимуществом вертолетной техники считалась возможность вертикального взлета и посадки на небольших площадках и, соответственно, относительно оперативная доставка войск и техники в недоступные для самолетной авиации районы.
По мере поступления на вооружение новой техники менялись и представления о способах применения дальней и фронтовой авиации. Этому способствовало, в частности, оснащение боевых самолетов вооружением, позволявшим поражать объекты противника на большой дальности, иногда без непосредственного захода в районы, прикрываемые системами ПВО. Истребительная авиация все чаще играла роль перехвата различных целей по команде с наземного центра. Активно начала развиваться транспортная авиация, способная доставлять войска с техникой и вооружением в глубокий тыл противника.
Следует отметить, что советским ВВС по техническому оснащению удавалось сохранять паритет с военно-воздушными силами стран блока НАТО. Основными конкурентами в воздушном пространстве с советскими самолетами были американские F-104 (этот самолет был крайне сложен в управлении и авариен, из-за чего получил прозвище "Вдоводел"), F-4, F-8 и F-105, а также французские Mirage-III и Mirage-IV. Многие иностранные самолеты также имели треугольное в плане крыло. Такая форма крыла была распространена, поскольку при необходимом уровне жесткости позволяла самолетам преодолевать звуковой барьер. Однако оно имело и ряд недостатков, главным из которых было снижение управляемости самолета при активном маневрировании.
В 1965 году руководство СССР приняло решение вступить в войну во Вьетнаме, начавшуюся в 1957 году. Власти классифицировали действия советских войск в этой стране, как оказание широкомасштабной военно-технической помощи, то есть формально СССР в вооруженном конфликте участия не принимал. При этом ВВС СССР непосредственного участия в боевых действиях не принимали, а активно в войне участвовали только расчеты зенитных ракетных комплексов - их задачей была защита воздушного пространства от действий авиации США.
В рамках принятой концепции широкомасштабной помощи СССР занимался поставками во Вьетнам различной военной техники. В частности, до конца войны в 1975 году Вьетнам получил 95 зенитных ракетных комплексов С-75 "Двина", а также 316 боевых самолетов, включая истребители МиГ-17Ф/ПФ, МиГ-19, МиГ-21Ф-13/ПФ/ПФМ/МФ и учебно-тренировочные самолеты МиГ-15УТИ. Кроме того, СССР занимался подготовкой вьетнамских пилотов. Тем не менее, именно эта помощь СССР Вьетнаму обросла множеством легенд, среди которых столкновение самолетов, управляемых советскими пилотами под вьетнамскими именами, с американской авиацией.
На рубеже 1960-1970-х годов в СССР начали разрабатываться боевые самолеты следующего, уже третьего поколения. Авиаконструкторы активно экспериментировали с поворотным крылом, позволявшим менять в полете его стреловидность, а значит и в достаточно широких пределах менять аэродинамические характеристики самолетов. Кроме того, большое внимание стало уделяться реактивным самолетам, способным совершать вертикальный взлет и посадку.