Allo scoppio del secondo conflitto, il 10 giugno 1940, il X Gruppo si trasferisce dall'Aeroporto di Benina sul campo T2 dell'Aeroporto di Tobruk con la 84ª, 90ª e 91ª Squadriglia con 9 CR 42 ognuna al comando del Ten. Col. Armando Pieragino nell'Aeronautica della Libia - Est. Il 12 luglio verrà seguito dal IX Gruppo. Nel dicembre 1940 il X Gruppo rientra a Gorizia e qui inizia la conversione sul Macchi M.C.200 i cui primi esemplari arriveranno il 31 gennaio 1941. Mentre il 4º Stormo con il IX Gruppo inizia il 6 aprile 1941 le operazioni per l'Invasione della Jugoslavia, il X Gruppo resta in quel dell'Aeroporto di Trieste-Ronchi dei Legionari in allarme ed a proseguire l'addestramento su 23 Macchi M.C. 200. Terminate le operazioni Jugoslave, il X Gruppo partiva il 15 giugno 1941 alla volta della Sicilia e precisamente sull'Aeroporto di Catania-Fontanarossa per iniziare le operazioni contro l'isola di Malta. Il 4 settembre 1941 perde la vita in un combattimento aereo il Ten.Col. Carlo Romagnoli (pilota), Comandante del X Gruppo. Il 6 ottobre il X Gruppo raggiunge l'Aeroporto di Comiso insieme al IX Gruppo, questo dopo aver perso in combattimento