Участвовал в боях Великой Отечественной войны с 22 июня 1941 года. К началу войны 13-й истребительный авиаполк входил в состав 10-й смешанной авиационной бригады ВВС Балтийского флота. Три эскадрильи полка находились на аэродроме Кёрстово в Ленинградской области, и одна на военно-морской базе Ханко. Полк был вооружён истребителями И-16 и И-153. Полк под командованием И. Г. Романенко с первого дня войны выполнял боевые задачи по обороне с воздуха баз флота и кораблей Балтийского флота (22 июня 1941 года полком выполнено 65 боевых вылетов), его лётчики-асы открыли боевой счет побед на Балтике: капитан Алексей Антоненко 25 июня 1941 года сбил немецкий бомбардировщик). Асы 13-го истребительного авиаполка Алексей Антоненко и Пётр Бринько летом 1941 года стали первыми Героями Советского Союза на Балтике. Полк подполковника Романенко героически сражался при обороне Таллина, обороне Моонзундских островов, обороне Ханко, в битве за Ленинград.