В конце июля 1943 года Сухорябов назначен командиром 1-й гвардейской истребительной авиадивизии. Дивизия, действуя с аэроузла Ржава, в период с 17 августа по 1 сентября вела боевую работу по завоеванию господства в воздухе. Полковник Сухорябов в это время находился на передовых командных пунктах и руководил с них боевой деятельностью авиачастей. В сентябре после понесенных потерь дивизия была выведена в резерв при 16-й воздушной армии. В январе — марте 1944 года она совершила перелет по маршруту Ачикабул, Махачкала, Армавир, Ростов-на-Дону, Харьков, Новозыбков. Затем в составе 16-й воздушной армии 1-го Белорусского фронта дивизия участвовала в Белорусской, Бобруйской наступательной операции. В начале июля она перебазирована на аэродром Колки, где вошла в 6-ю воздушную армию и участвовала в Люблин-Брестской наступательной операции. Части дивизии в этой операции сопровождали штурмовики 7-го штурмового авиакорпуса. В конце августа они поддерживали наземные войска в боях по расширению плацдарма на реке Висла. В декабре 1944 года дивизия была перебазирована на аэроузел Луков, где вошла в подчинение 16-й воздушной армии 1-го Белорусского фронта и в ее составе участвовала в Варшавско-Познанской, Восточно-Померанской и Берлинской наступательных операциях.