В январе — марте 1943 года дивизия поддерживала войска Брянского фронта в ходе Воронежско-Касторненской наступательной операции. За успешные боевые действия по освобождению городов Курск и Касторное двум полкам дивизии были присвоены почетные наименования (721-му — «Касторненский», 896-му — «Курский»). В марте 1943 года дивизия вошла в состав 16-й воздушной армии Центрального фронта и участвовала в Курской битве, в Орловской наступательной операции. Осенью 1943 года и зимой 1943-1944 гг. ее части поддерживали войска Центрального фронта в ходе наступления на севском, конотопском, киевском, черниговско-мозырском и гомельском направлениях. Всего за период с 5 июля 1943 года по 1 марта 1944 года дивизией было совершено 5965 самолето-вылетов, проведено 193 воздушных боя, в которых сбито 180 самолетов противника. За успешное выполнение заданий командования при освобождении города Нежин дивизия 15 сентября 1943 года получила почетное наименование «Нежинская », а за освобождение города Гомель 26 ноября 1943 года награждена орденом Красного Знамени. Летом 1944 года части дивизии принимали участие в Белорусской наступательной операции, осенью — в освобождении восточных районов Польши, в январе — феврале 1945 года в Варшавско-Познаньской наступательной операции.