С июля 1942 года до Победы над гитлеровской Германией А. Н. Витрук командовал 291-й штурмовой авиационной дивизией (с 5 февраля 1944 года — 10-я гвардейская штурмовая авиационная дивизия). Дивизия сражалась в 16-й, 2-й, 5-й и 17-й воздушных армий соответственно Сталинградского, Донского, Воронежского, 1-го Украинского, 2-го Украинского, 3-го Украинского фронтов. Её лётчики отличились в ходе Сталинградской битвы, Острогожско-Россошанской, Белгородско-Харьковской, Киевской, Ясско-Кишинёвской, Белградской операций, освобождении советских городов: Острогожск, Грайворон, Гадяч, Лубны, Киев, румынского города Яссы и столицы Югославии — города Белграда.