1940年5月10日、ナチス・ドイツ軍がオランダに侵攻を開始し陸軍航空旅団はドイツ空軍部隊と交戦を開始した。ドイツ空軍は優勢であり、開戦から5日以内にオランダの航空戦力は急速に損耗した。この一連の戦闘でドイツ空軍相手に一定の戦果を上げるも、オランダ軍パイロットの95%が喪失する結果となった。健闘空しく5月17日にオランダは降伏したが、幾名かのパイロットはイギリスに脱出し1940年6月1日には第320飛行隊と第321飛行隊が編成され、イギリス空軍の指揮下におかれた。陸軍のパイロットの損耗が大きく、イギリスに脱出したのは海軍のパイロットが中心となっていた。要員が不足していたため、1941年1月に第321飛行隊は第320飛行隊に吸収されている。1941年内に王立オランダ軍飛行学校がアメリカ合衆国ミシシッピ州ジャクソンのホーキンス飛行場で再設立され、本国降伏前に発注していたダグラス DB7C双発爆撃機48機や貸与された航空機を運用して全オランダ軍パイロットの教育訓練を再開する。1942年には大日本帝国軍による蘭印作戦が開始され、オランダ領東インドの領空防衛を担当していた王立オランダ領東インド軍航空隊（ML-KNIL）が応戦するも、優勢な日本軍の前に壊滅している。残存戦力はオーストラリアやセイロン島に脱出し、1942年3月にはセイロン島にて第321飛行隊が再編成される。