בתחילת מלחמת העולם הראשונה השימוש הצבאי במטוסים היה לתצפית ניידת, והטייסים הראשונים לא הקדישו מחשבה רבה לתקיפת כלי טיס של האויב. טייסים נטולי פחד החליטו להתערב ולסכל תצפיות של האויב באמצעים מאולתרים, בהם זריקת אבנים, רימונים ולעיתים גם חבל בתקווה שיתקע את המדחף של מטוס האויב. היוזמה התקדמה לכך שטייסים נשאו עמם רובה או מקלע וירו אל עבר מטוס האויב.
פיוטר נסטרוב היה הראשון שביצע נגיחה אווירית.
ב-1915 הומצא מתאם ירי, התקן המסנכרן את ירי המקלע עם סיבוב להבי המדחף כך שהכדורים לא יפגעו במדחף, מה שאפשר התקנת מקלע קבוע על מטוסים. ההתקן אפשר ירי מדויק יחסית קדימה תוך כדי תמרון, דיוק שלא התאפשר בעת שימוש ידני במקלעים. המקלע המותקן ציין את תחילת עידן קרבות האוויר בהם המטוסים שמסוגלים לירות רק קדימה רדפו אחרי יריביהם ברחבי השמים כמו כלבים, מכאן כינויו האנגלי של קרב האוויר: דוֹגְפַייט (באנגלית: Dogfight). המושג העברי "קרב אוויר" הופיע לראשונה ב-10 במרץ 1916 בעיתון "הצפירה" הגרמני בעברית. בידיעה נכתב:
לטייסים הראשונים שהשתתפו בקרבות אוויר לא הייתה תורה מסודרת של שיטת הקרב. רבים ניסו טקטיקות שהיו מוצלחות יותר או פחות, אך אף אחד מהם לא פיתח תורה של ממש. רק טייסים מעטים הצליחו לשרוד זמן ממושך ולהשיג מספר הפלות. מעטים עוד יותר היו הטייסים שזכו לתואר אלוף הפלות. כינוי זה שנכתב לראשונה במאמר בעיתון צרפתי דבק והפך לתואר שניתן לטייס שהשיג חמש הפלות.
טייסי הקרב בשלביה הראשונים של המלחמה נלחמו בדרך כלל כבודדים, אך מאוחר יותר נוכחו שזוג מטוסי קרב יעיל בהרבה ממטוס בודד. הראשון שניתח בצורה מסודרת טקטיקה של לוחמה אווירית היה אוסוואלד בלקה (Oswald Boelcke), שבשנת 1916 ניסח קובץ כללים לקרבות אוויר, הידועים כ"דיקטה בלקה" (Dicta Boelcke).
הכללים שהגדיר בלקה כללו שימוש באלמנטים של גובה, שמש והפתעה כדי להגיע לעמדת יתרון מול היריב. הכללים גם התייחסו לתכונות אופי רצויות לטייס הקרב, כמו אגרסיביות ולקיחת יוזמה. בלקה ביקר קשות את ה"רוח הספורטיבית" וההתנהגות האבירית שאפיינה טייסים רבים באותה תקופה, שלרוב העדיפו לא לרדוף אחרי מטוס פגוע או מסתחרר. לשיטתו יש לחתור תמיד להכרעה ולהפלה אלא אם כן זה מסכן את המטוס בצורה משמעותית. אף על פי שרוב הכללים הללו לא היו חדשים ומהפכניים, עצם כתיבתם והדרכתם בפני טייסים לא מנוסים, שלפני כן נאלצו ללמוד הכול בעצמם, השפיעה רבות על איכותם ועל סיכוייהם לשרוד ולהשיג הפלות.
כלליים אלו שינו את צורת החשיבה על קרבות האוויר, ורבים מהאלמנטים בקובץ של בלקה נכונים גם במאה ה-21.
החדשנות והחלוציות של הטייסים כגון מקס אימלמן (Max Immelmann) ובלקה הביאו לפיתוח המבנה הקרבי. טיסה ולחימה במבנה מאפשרות לטייסים לנצל יתרון מספרי ולשמור זה על זה. שירות האוויר הגרמני, שהיה בנחיתות מספרית במשך כל המלחמה, היה הראשון לנצל מבני קרב ענקיים, טקטיקה שמטרתה להשיג עליונות נקודתית. יריביהם הגיבו עם מבני ענק משלהם שנכנסו לקרב עם יריביהם הגרמנים בקרבות ענקיים עם לעיתים כ-50 מטוסים לכל צד. קרבות אלו כונו בידי האנגלים כדור פרווה (Fur-ball) בשל נתיבי הטיסה הרבים המתפתלים והמצטלבים שנראו בשמיים באזור הקרב.
בשלביה המאוחרים יותר של המלחמה פותחו תורות לחימה אוויריות גם בצבאות אחרים. המערך האווירי הפך משירות תצפיתנות ויירוט מטוסי תצפית לכוח של ממש, כאשר גם הגדרות משימתו וגם עצמאותו הפכו לחשובים ונרחבים יותר.
בין מלחמות העולם.
לאחר מלחמת העולם הראשונה עלתה במדינות רבות שהפעילו כוח אווירי הסוגיה של משמעותו, משימתו ותורת הלחימה האסטרטגית של כוח אווירי לוחם. הלך הרוח של התקופה הושפע רבות מספריהם של תאורטיקנים צבאיים שקבעו כי המפציץ יחדור כל אמצעי הגנה, וכי הפצצה אסטרטגית תקבע את מהלך המלחמות הבאות על ידי פגיעה ביכולתו של האויב לנהל מלחמה. כתוצאה מכך כוחות אוויריים רבים הזניחו את טייסות הקרב ואימונים בקרבות אוויר ורוב הידע והניסיון שנרכש במלחמת העולם הראשונה אבד. אף על פי כן, פיתוח מטוסי קרב חדישים יותר נמשך וביצועי המהירות ורום הטיסה החלו להאפיל על ביצועי המפציצים. מטוסי יירוט הפכו לאיום חמור על המפציצים האסטרטגיים, איום שדרש מענה בעזרת מטוסי קרב המלווים את המפציצים ליעדם.
במהלך מלחמת האזרחים הספרדית פיתחו הגרמנים טקטיקות קרב, במבנים של רביעיות שכונו נחילים (בגרמנית: Schwarm) וזוגות (בגרמנית: Rotten). הטיסה התנהלה בנחיל (רביעייה) של מטוסים שהיה כוח המשימה הבסיסי, כאשר בכניסה לקרב אוויר המבנה היה מתפצל ולוחם כשני זוגות נפרדים, שהורכבו ממוביל ומבן זוגו שיכלו לחפות זה על זה. הטקטיקה הוכיחה את עצמה כגמישה ואפקטיבית, וכל מערך הקרב של הלופטוואפה עוצב סביבה, כאשר טייסת (בגרמנית: Staffel) כללה שלושה נחילים.
מלחמת העולם השנייה.
עקרונות קרב האוויר לא השתנו רבות במהלך מלחמת העולם השנייה, על אף ההתפתחות הטכנולוגית המשמעותית. עם זאת, אופן הפעלת הכוח האווירי הקרבי עבר מהפכה. משימות של מטוסי קרב הפכו ממשימות סיור ותקיפה של מטוסי אויב למשימות בעלות חשיבות אסטרטגית רבה. השגת עליונות אווירית הפכה לגורם קריטי החורץ גורלן של מבצעים ומערכות שלמות.
הטייסת הסובייטית יקטרינה זלנקו הייתה האישה הראשונה והיחידה שביצעה נגיחה במטוס אויב.
הזירה האירופית.
לאחר מלחמת העולם הראשונה נאסר על גרמניה להחזיק חיל אוויר, וכוחה האווירי פוזר. לאחר עליית היטלר לשלטון, החלה גרמניה לבנות בחשאי חיל אוויר חדש. הלופטוואפה קם מגרעין טייסים וקצינים שהתאמנו בחשאי ברוסיה. ראשוני מטוסי הקרב הגרמנים היו מטוסים דו-כנפיים מיושנים. במקום להשקיע בכוח אווירי אסטרטגי עם מפציצים ארוכי טווח (הלך הרוח בתקופה), הוחלט להשקיע בכוח טקטי מודרני. דוגמה לכך היא פיתוח מטוסים כגון המסרשמיט Bf 109, שהיווה את עמוד השדרה של מטוסי הקרב הגרמנים לאורך מלחמת העולם השנייה. בנוסף למטוסים החדשניים, רכשו טייסי הלופטוואפה ניסיון מבצעי במלחמת האזרחים בספרד, בה פעל כוח מתנדבים מהלופטוואפה הידוע כ"לגיון הקונדור", שהשתמש בטקטיקת קרב בנחילים ובזוגות.
בתחילת מלחמת העולם השנייה העניקו היתרון הטכנולוגי והטקטיקות המוצלחות ניצחונות רבים ויוקרה ללופטוואפה, שבאה לידי ביטוי בכך שלקראת הקרב בדנקרק הוטלה על מפקד הלופטוואפה, הרמן גרינג, המשימה למנוע את הנסיגה ולהשמיד את הכוח הכלוא. כישלונו של הלופטוואפה בביצוע המשימה נבע בעיקר ממטוסי הקרב הבריטים שנשלחו בהמוניהם כדי לחפות על הנסיגה ההמונית במהלך מבצע דינמו. הטייסים הבריטים הצליחו למלא את משימתם אף על פי שהם פעלו בקצה הטווח שלהם ויכלו לשהות מעל דנקרק רק כרבע שעה.
במהלך הקרב על בריטניה הפציצו מטוסי הלופטוואפה את בריטניה במטרה להרוס את חיל האוויר הבריטי ואת תעשיית המטוסים המקומית, כדי לאפשר שליטה מלאה בשמי בריטניה, תנאי מקדים לתחילת הפלישה לאי. חיל האוויר הבריטי היה בנחיתות מספרית גדולה ולכן השימוש של הבריטים בטכנולוגיית מכ"ם, אשר אפשר יירוט מהיר ואפקטיבי של מטרות וחיסכון בכוחו של חיל האוויר הבריטי, היה גורם קריטי ומכריע במערכה. בנוסף הטייסים הבריטים נאלצו לזנוח את תורת הלחימה המיושנת שלהם שהתבססה על מבני קרב צמודים ואימצו במקומם טקטיקות ששאבו את ההשראה מטקטיקת ה-Schwarm הגרמנית.
ליווי מפציצים הפך למשימה קריטית כאשר ארצות הברית הצטרפה למלחמה. בניגוד לבריטניה, שוויתרה על הפצצות יום עד שלביה האחרונים של המלחמה, האמריקאים התעקשו על הפצצות אסטרטגיות ביום כחלק מהפעלת טקטיקת ההפצצה המדויקת שלהם. האבדות הקשות של מפציציהם לטייסי האויב אילצו הקצאת טייסות קרב המיועדות לליווי משימות הפצצה. למרות אי יכולתם של מטוסי הקרב האמריקאיים להעניק ליווי למשימות ההפצצה לכל אורך משימתם מבריטניה עד לגרמניה וחזרה, סבל הלופטוואפה אבדות קשות, עד כדי כך שתורת הלחימה שלו אסרה על יירוט מבני מפציצים שהיו עדיין בטווח מטוסי הקרב המלווים. בשלביה המאוחרים יותר של המלחמה, עם הופעת מטוסי קרב עם טווח המספיק עד לברלין וחזרה, נאלץ הלופטוואפה להתמודד עם מטוסי קרב לאורך כל מסלול הטיסה של המפציצים. בשלב זה היו אבדות הלופטוואפה גבוהות מאוד גם בקרב הטייסים המנוסים יותר, והשחיקה הקשה הותירה את הלופטוואפה חסר יכולת להתמודד ולהילחם באויביו.
זירת האוקיינוס השקט.
זרועות הצבא היפני הקיסרי שמו דגש על ביצועים ומחיר זול, ודרישותיהם לא כללו אמצעי מיגון ובטיחות בסיסיים שהונהגו ברוב חילות האוויר האחרים. אמצעי מיגון מהווים מעמסה על המטוס, ופוגעים במהירות, ניצולת הדלק וביכולת נשיאת החימוש. המטוסים היפנים היו קלי משקל ביחס ליריביהם והיו לרוב בעלי כנף גדולה יחסית. המיצובישי זירו היה מטוס הקרב המוצלח ביותר שנבנה ביפן, ובעלות הברית התקשו בהתמודדות עמו.