독소전쟁에서 리히트호펜은 최대의 성과를 올렸고, 특히 1942년 크림 전역에서 활약했다. 스탈린그라드 전투 당시 리히트호펜의 제4공군함대는 육군 남부 집단군에게 필수적인 전술적 작전적 지원을 제공했으나 결국 독일군은 스탈린그라드에서 패배했다. 그 뒤 지중해 전구로 옮겨가서 이탈리아 전역에서 공군을 지휘했다. 1944년 말 건강 악화를 이유로 퇴역했고, 1945년 7월 뇌종양으로 죽었다.