Однако в феврале 1933 года в судьбе А. Н. Витрука произошёл крутой поворот: он был из артиллерию направлен на службу в авиацию. В 1934 году он окончил 2-ю военную Краснознамённую школу лётчиков имени Осоавиахима СССР в Борисоглебске. Служил в ВВС Ленинградского военного округа: с декабря 1934 года — командир звена в 110-м отдельном корректировочном авиаотряде (город Пушкин), с сентября 1937 — командир 5-го отдельного корпусного авиаотряда. С 1938 года командовал эскадрильей в 58-м скоростном бомбардировочном авиационном полку, в этой должности в сентябре 1939 года принимал участие в походе РККА в Западную Украину.