1950年11月17日改为人民解放军第三驱逐师。在朝鲜战争期间，空三师共有63名飞行员参战，共战斗起飞255批3465架次，击落敌机87架、击伤27架，列所有参战志愿军空军师歼敌第1名，并产生了王海、赵宝桐、刘玉堤、孙生禄等一级英雄和特等功臣。1954年3月5日，空三师由沈阳东塔机场移防浙江嘉兴机场，归华东军区空军建制，执行保卫杭州防空任务。此外，该师为解放军空军第一支装备进口米格-21和国产歼-7战斗机的部队，至20世纪90年代，该师同样也是解放空军第一支装备进口第三代苏-27战斗机的部队。