במערכה באירופה בלטו צוותי האוויר האוסטרלים בעיקר בכוחות המפציצים של חיל האוויר המלכותי הבריטי. אף על פי שהם היוו רק 2% מכלל המגויסים האוסטרלים במהלך המלחמה, הם היוו כמעט 20% מההרוגים. הדוגמה הבולטת ביותר למספר הרב של ההרוגים מבין צוותי האוויר הייתה טייסת 460 של החיל שהטיסה בעיקר מפציצי לנקסטר ואף על פי שהסד"כ שלה עמד על 200 איש, נהרגו בקרבות 1018 אנשי צוות אוויר. כלומר, כוח האדם של היחידה נמחק חמש פעמים. סך כל ההרוגים והנעדרים של חיל האוויר המלכותי האוסטרלי במערכה באירופה היה 5488.
המערכה באוקיינוס השקט.
תחילתה של המערכה באוקיינוס השקט והתקדמותם המהירה של היפנים, איימו לראשונה על שטחה של אוסטרליה. חיל האוויר המלכותי האוסטרלי לא היה מוכן באופן יחסי למערכה זו וכוחותיו בגזרה היו מצומצמים ביותר. ב-1941 ובתחילת 1942 השתתפו רבים מצוותי האוויר של החיל, יחד עם צוותי האוויר של חיל האוויר המלכותי הבריטי בקרבות במלזיה, בסינגפור ובאיי הודו המזרחיים ההולנדיים וספגו אבדות רבות מקרבות עם מטוסי הזירו היפנים.
במהלך קרב רבאול בתחילת 1942 ניהלו הכוחות של חיל האוויר מאבק קצר אך חסר תועלת כאשר נעו היפנים דרומה לכיוון אוסטרליה. המתקפה ההרסנית על דרווין ב-19 בפברואר 1942 העצימה את החשש לאיום שמולו ניצבה אוסטרליה. כמענה לאיום זה הועברו כוחות רבים של החיל מאירופה (על אף שרבים גם נשארו שם עד סוף המלחמה). המחסור במטוסי קרב ובמטוסי הפצצה הובילה לרכישתם של מטוסי הקיטיהוק ולבנייה המהירה של מטוס הקרב האוסטרלי הראשון, הבומרנג (CAC Boomerang). מטוסי הקיטיהוק של החיל השתתפו באופן פעיל מאוד בקרבות במערכה בגינאה החדשה ובמערכה באיי שלמה. כמענה לאפשרות של מתקפה כימית יפנית על אוסטרליה, הצטייד גם חיל האוויר המלכותי האוסטרלי בנשק כימי.
בקרב ים ביסמרק מטוסי הבריסטול הוכיחו את עצמם כאפקטיביים ביותר להתקפות הן על הקרקע והן בים. מטוסים אלה יוצרו מאוחר יותר החל מ-1944 במפעלי התעשייה האווירית באוסטרליה. על אף שהיה גדול יותר בממדיו ממטוסי הקרב היפנים, הייתה למטוס זה יכולת לפתח מהירויות גבוהות יותר מהם ולהשיגם. כוח המפציצים הכבדים של החיל היה מבוסס בעיקר על המפציץ הכבד "ליברטור" (B-24 Liberator) ששבע טייסות הצטיידו בו והוא היה מסוגל להמריא מבסיסים באוסטרליה ובגינאה החדשה לעבר מטרות בבורנאו ובפיליפינים. לקראת סוף שנת 1945 קיבל החיל 500 מטוסי קרב-הפצצה מסוג מוסטנג. מטוסים אלה מתוצרת ארצות הברית הורכבו במפעלי התעשייה האווירית האוסטרלית, אך מאוחר יותר יוצרו רוב המטוסים באוסטרליה.
"חיל האוויר הטקטי הראשון" (First Tactical Air Force), שכלל מעל 18,000 איש ב-20 טייסות היה הגוף העיקרי במסגרת חיל האוויר המלכותי האוסטרלי. הוא השתתף בקרבות בפיליפינים ובבורנאו והיה מיועד להשתתף בפלישה ליפן. תוכנית זו הייתה מיועדת גם לכוחות המפציצים שנותרו באירופה, אך התוכנית לא יצאה לפועל עקב סיומה הפתאומי של המלחמה בהטלת פצצות האטום על הירושימה ונגסאקי. כתוצאה מהשתתפותם של טייסי אוסטרליה בתוכנית אימוני האוויר של חבר העמים הבריטי, 20,000 שירתו יחד עם טייסים ממדינות אחרות של חבר העמים במלחמה באירופה. במלחמת העולם השנייה שירתו 216,900 גברים ונשים בחיל האוויר המלכותי של אוסטרליה., 10,562 מהם נהרגו בקרבות ו-76 טייסות הוקמו במהלך המלחמה.
לאחר המלחמה.
במאי 1946 בבהתאם להחלטת הממשלה חיל האוויר ביצע מבצע זיפי חזיר.
הסגר על ברלין.
במהלך הסגר על ברלין ב-1948–1949, השתתפו טייסת של חיל האוויר המלכותי האוסטרלי ושני צוותים שאיישו מטוסים של חיל האוויר המלכותי הבריטי ברכבת האווירית לעיר. אף על פי שסיוע זה היה קטן יחסית למאמץ הכללי, הוא היה משמעותי. ב-2062 טיסות, הוטסו 7030 טונות של מטען ו-6964 נוסעים.
מלחמת קוריאה.
במלחמת קוריאה בין 1950–1953, מטוסים של החיל שהוצבו ביפן במסגרת כוח הכיבוש הבריטי, היו בין הראשונים להשתתף במשימות סיוע, בסיורי קרב אוויריים ובמשימות ליווי. כאשר למטוסי כוחות האו"ם היה קושי להתמודד עם מטוסי הסילון הסובייטים מיג-15, היו אלה מטוסי המטאור של הטייסת ה-77 של החיל שנחלו הצלחה מול הטייסים הרוסים שנלחמו בשורות חיל האוויר של קוריאה הצפונית. עם זאת, כאשר צברו הטייסים הצפון קוריאנים ניסיון, הועברו מטוסי המטאור למשימות סיוע קרקעי מאחר שמטוסי המיג היו עדיפים עליהם בקרבות אוויר. בנוסף למשימות תובלה רבות שבוצעו במהלך המלחמה, ביצעו הצוותים של הטייסת ה-77 18,872 טיסות, הרסו 3700 בניינים, השמידו 1408 כלי רכב, 16 גשרים, 98 רכבות והרגו מספר לא ידוע של חיילי אויב. 3 מטוסי מיג-15 הופלו ושניים נוספים הופלו כנראה. אבדות חיל האוויר המלכותי האוסטרלי במהלך מלחמת קוריאה הסתכמו ב-41 הרוגים וב-7 שבויים. 22 מטוסי מוסטנג ו-44 מטוסי מטאור הופלו בקרבות.
שינויים במבנה החיל בשנות החמישים.
ב-1953 התמנה קצין בכיר מחיל האוויר המלכותי הבריטי, מרשל האוויר סר דונלד הרדמן (Donald Hardman) כמפקד חיל האוויר המלכותי האוסטרלי. הוא הוביל מהלך של ארגון מחדש של החיל לשלושה פיקודים: פיקוד העורף, פיקוד התחזוקה ופיקוד ההדרכה. חמש שנים לאחר מכן שוב אורגן החיל מחדש לשני פיקודים: הפיקוד המבצעי ופיקוד התמיכה. פיקוד התמיכה היה אחראי על מערך ההדרכה, אספקת ציוד, ניהול צי המטוסים, המחסנים, והציוד, תחזוקה ותיקונים ותפקידי מנהלה אחרים.
מצב החירום במלאיה.
במצב החירום המלאי, בין השנים 1950–1960, טייסת של מטוסי לינקולן וגף של דקוטות השתתפו בפעולות כנגד לוחמי הגרילה הקומוניסטים. הדקוטות ביצעו משימות תובלה, תובלת כוחות, הצנחת כוחות ופיזור כרוזים. מטוסי הלינקולן, שהופעלו מבסיסים בסינגפור ובקואלה לומפור היוו את עמוד התווך של הכוח האווירי שפעל נגד המורדים הקומוניסטים בהפציצם את בסיסיהם בג'ונגלים. אף על פי שהיה קשה להעריך מידת ההצלחה של התקפות אלה, הן אפשרו לממשל הבריטי להציק למורדים, להתקיף את הבסיסים שלהם כאשר הם זוהו ולגרום להם להיות בתנועה מתמדת. מאוחר יותר, ב-1958 הצטרפו למשימות ההפצצה הללו מטוסים מסוג "קנברה".
מלחמת וייטנאם.
במהלך מלחמת וייטנאם החל מ-1964 ועד 1972 העסיק חיל האוויר המלכותי האוסטרלי כוחות תובלה, מסוקים ומפציצים. מפציצי הקנברה יצאו ל-11,963 משימות הפצצה שבמהלכן הופלו שני מטוסים. אחד מהם נעלם במהלך משימת הפצצה ושרידיו ושרידי גופות הטייסים התגלו ב-2009. השני הופל על ידי טיל קרקע אוויר וצוותו חולץ. צוותי האוויר של החיל הטילו 76,389 פצצות, גרמו למותם הוודאי של 786, למותם המשוער של עוד 3390, להריסתם של 8637 מבנים, 15,568 בונקרים, 1267 ספינות נהר ו-74 גשרים. מטוסי התובלה של החיל נתנו סיוע לכוחות קרקע. מסוקי החיל פינו פצועים ונתנו סיוע קרקעי קרוב. אבדותיו של חיל האוויר המלכותי של אוסטרליה במלחמת וייטנאם הסתכמו ב-6 הרוגים בקרבות, בעוד 8 שמתו שלא במהלך הקרבות, וב-60 פצועים.
מלחמת וייטנאם ועד היום.
במהלך העשורים הבאים הפעיל חיל האוויר המלכותי של אוסטרלי רכבות אוויריות בהזדמנויות שונות כמו למשימת שמירת השלום במזרח טימור. אחרי מלחמת וייטנאם לא הופעלו מטוסי הקרב של החיל עד למלחמת עיראק ב-2003, כאשר 14 מטוסי F/A-18s פעלו במשימות ליווי ובמשימות הפצצה וביצעו 350 טיסות והפילו 122 פצצות מונחות לייזר. מאז אוגוסט 2007 יחידת בקרה ומעקב אווירית של החיל נמצאת בפעילות מבצעית בקנדהאר שבדרום אפגניסטן.
דרגות החיל.
חיל האוויר המלכותי האוסטרלי ירש את סולם הדרגות שלו מחיל האוויר המלכותי הבריטי. חיל האוויר הבריטי ביסס את דרגות הקצונה שלו על אלה של הצי המלכותי הבריטי ואת שאר הדרגות על אלה של הצבא הבריטי. סימני הדרגות ברובם זהים לאלה של חיל האוויר הבריטי בתוספת הכיתוב "אוסטרליה" (AUSTRALIA).
הדרגה הבכירה יותר שניתנת למשרת פעיל, "מרשל אוויר", היא דרגתו של מפקד החיל. במקרים בהם ראש מטה כוחות ההגנה של אוסטרליה הוא קצין חיל האוויר, דרגתו היא "מרשל אוויר ראשי". הדרגה "מרשל של חיל האוויר המלכותי האוסטרלי" לא מוענקת לקצין בשירות פעיל. היא משמשת כדרגת כבוד ועד למותו ב-2021 החזיק בה הנסיך פיליפ, דוכס אדינבורו.
סמלי החיל.
רונדל.
במקור השתמש חיל האוויר המלכותי האוסטרלי ברונדל של חיל האוויר המלכותי הבריטי בצבעים אדום, לבן וכחול. אך במהלך מלחמת העולם השנייה הוסר העיגול האדום הפנימי שהיה דומה לדגל היפני לאחר שצוות מטוס של הצי האמריקני טעה בזיהויו של מטוס אוסטרלי בפעילות בזירת האוקיינוס השקט.
לאחר המלחמה הועלו מספר הצעות לרונדל חדש. ביניהן: הצלב הדרומי, בומרנג, ענף של שיטה, וקנגורו אדום. ב-2 ביולי 1956 אומץ העיצוב הנוכחי של הרונדל. העיצוב כולל עיגול פנימי לבן ובתוכו קנגורו אדום והמוקף במעגל כחול. הקנגורו פונה שמאלה למעט מקרים בהם הוא מסומן על גבי מטוס או רכב, שאז עליו לפנות לכוון הנסיעה/טיסה. קיימת גם גרסה בגווני אפור. מסוקים של צבא אוסטרליה מסומנים לפעמים רק בדמות הקנגורו בצבע שחור או בצבעי הסוואה.
סמל החיל.
סמלו של חיל האוויר המלכותי האוסטרלי התקבל בשנת 1939. הוא מורכב מהכתר האיפריאלי על גבי מסגרת עגולה כחולה שעליה המילים "חיל האוויר המלכותי האוסטרלי" (Royal Australian Air Force). העיגול טעון בדמות עיט אוסטרלי מחודד זנב. מתחת לעיגול מופיעה מגילה עם המוטו של חיל האוויר, "Per ardua ad astra" שמשמעותו בלטינית "Through struggle to the stars" ("אל הכוכבים באמצעות מאבק").
סדר הכוחות הנוכחי.
כוח אדם.
נכון ליוני 2011 מונה חיל האוויר המלכותי האוסטרלי 14,573 איש ואישה בשירות קבע ו-2800 משרתים פעילים במילואים.
כלי הטיס.