加藤隼戦闘隊
前身・編成
1938年（昭和13年）8月1日、河南省安陽の彰徳飛行場において飛行第2大隊第1・第2中隊（立川飛行第5連隊にて編成）と、独立飛行第9中隊（平壌飛行第6連隊にて編成）の計3個飛行中隊が合同して飛行第64戦隊が編成された。初代第64戦隊長は寺西多美弥少佐（旧飛行第2大隊長）、加藤建夫大尉は旧飛行第2大隊の第1中隊長であった。
なお、第64戦隊の編成前より九五式戦闘機、のちには九七式戦闘機を装備する飛行第2大隊は日中戦争（支那事変）において中国空軍（国民革命軍）を相手に活躍しており、1938年3月26日に第2中隊は北支航空戦の帰徳における空戦での武勲から、帝国陸軍航空部隊の飛行部隊としては初めて部隊感状（北支那方面軍司令官寺内寿一大将名）を拝受、さらに4月29日には飛行第2大隊自体が部隊感状（航空兵団司令官徳川好敏中将名）を授与されているなど、当時から日本陸海軍航空部隊では有数のエース部隊の頭角を現している。
加藤大尉は同年5月、陸軍大学校（専科）入校及び陸軍航空本部員拝命の辞令を受け北支戦線従軍中の飛行第2大隊第2中隊を離れ日本に帰国しているが、8月に改変された第64戦隊は引き続き武漢作戦や南支航空戦に従軍。さらに1939年（昭和14年）7月にはノモンハン事件に参加、ソ連赤色空軍を相手とするノモンハン航空戦では第2代戦隊長横山八男少佐が撃墜される（生存）など激戦を戦い抜き、戦果を挙げた。
陸大を卒業し航本部員として欧米各国を歴訪していた加藤少佐は帰国後の1941年（昭和16年）4月10日、第4代戦隊長として当時広東に駐屯していた第64戦隊に着任。部隊名（隊号）こそ変わっているものの再び古巣に戦隊長として帰ってきたことになる。同年6月1日にはさらに第64戦隊としては初の、第2大隊から数えては3枚目となる部隊感状（南支那方面軍司令官後宮淳中将名）を拝受。
一式戦「隼」
1941年8月、第64戦隊は帝国陸軍の新鋭戦闘機である一式戦「隼」に機種改変するため日本に帰国、9月にかけて多摩陸軍飛行場（現・横田基地）にて機体を受領した。飛行第59戦隊に次ぐ「隼」装備部隊である第64戦隊は11月より広東で錬成の猛訓練を行い、12月3日には旧駐屯地の広東から35機全機を加藤少佐が率い、卓越した航法により1機の落伍もなしに2千数百kmを一気に飛行し仏印のフコク島ズォンドンに進出した（第64戦隊は九七戦の頃より夜間飛行・雲上飛行・洋上航法・編隊空戦・無線活用に力を入れていた）。
なお、加藤自身は元々キ43（「隼」）の採用には否定的なスタンスであったため、第64戦隊長として機体を受領したのち「隼」大成にかける情熱に当初周囲は驚いている。この時、加藤は到着後直ちに単機の模擬空戦を初めて乗る「隼」で行ったが、低位からの空戦演習に陸軍飛行実験部実験隊の荒蒔義次大尉に勝てず、「どうしても低位からの空戦に勝ちたいと思った」と模擬空中戦を4度繰り返し荒蒔を驚かせている 。
なお、一式戦に「隼」という愛称が陸軍航空本部報道官によって公式命名されたのは太平洋戦争開戦まもない1942年3月であるが、その「隼」の名は一式戦をもって活躍することとなる第64戦隊の部隊歌冒頭のフレーズ（後述）から取られたものとされている。
ビルマ航空戦
各地を制圧した第64戦隊は1942年3月21日からビルマ戦線（「ビルマ航空戦」）に参戦。以後、主にイギリス空軍およびアメリカ陸軍（初期はフライング・タイガース(AVG)を含む）と交戦し、同月23日には損害無くハリケーン1機を撃墜（第136飛行隊ブラウン少尉機）し同戦線における初戦果を収めている。このビルマ航空戦に第64戦隊および飛行第50戦隊は長期間従軍しまたエース・パイロット多数を輩出、一式戦を主力とし大戦末期に至るまで連合軍空軍と互角の戦いを繰り広げた。
第64戦隊の一式戦は1942年6月4日までの空戦で最低でも連合軍機10機撃墜（協同撃墜のB-17E 1機を含む）、損害は11機喪失。撃墜連合軍機の機種内訳は戦闘機6機・爆撃機4機で、一式戦10機喪失はP-40によるものであった。
加藤の戦死
1942年5月22日、第64戦隊の駐屯するアキャブ飛行場にブレニム1機（第60飛行隊ハガード准尉機）が来襲し爆撃。一式戦5機が迎撃に出撃するも、後上方銃座（射手マクラッキー軍曹）の巧みな射撃により2機が被弾し途中帰還、さらに1機が最初の近接降下攻撃からの引起し時に機体腹部（燃料タンク部）に集中射を浴び発火。この機体こそが戦隊長加藤建夫中佐機であり、帰還不可能と察した加藤機は左に反転しベンガル湾の海面に突入し自爆した。戦死した加藤中佐は「ソノ武功一ニ中佐ノ高邁ナル人格ト卓越セル指揮統帥及ビ優秀ナル操縦技能ニ負フモノニシテ其ノ存在ハ実ニ陸軍航空部隊ノ至宝タリ」と評される南方軍総司令官寺内寿一元帥大将名の個人感状を拝受、さらに帝国陸軍初となる二階級特進し陸軍少将、また功二級金鵄勲章を受勲し「軍神」となった。
なお丸尾大尉・大谷大尉の両中隊長、さらに加藤の後任たる八木戦隊長を失った第64戦隊において、1942年4月に第3中隊長に着任していた黒江保彦大尉は先任将校として指揮統率。自身も陸軍航空部隊指折りのエースである黒江は、イギリス空軍の高速機モスキートを撃墜するなど活躍、1944年（昭和19年）1月半ばにテスト・パイロットとして再度陸軍航空審査部飛行実験部に転任するまで第64戦隊を支えた。
ビルマ戦線では雨季の期間中は航空作戦が不能ないし低調になるため、雨季を除く大戦中期たる1942年9月9日から1943年5月29日にかけて第64戦隊・第50戦隊の一式戦は連合軍機62機撃墜を記録、対する一式戦の空戦損害は36機喪失であった。撃墜連合軍機の機種内訳は戦闘機44機・爆撃機等17機・偵察機1機に上り、戦闘機の詳細はハリケーン36機・モホーク5機・P-40 3機、爆撃機等はB-24 5機・ブレニム5機・B-25 3機・ウェリントン2機・ハドソン1機・ボーファイター1機、偵察機はF-4 1機となる。一式戦喪失36機のうち連合軍戦闘機によって撃墜されたものは24機で、残機は爆撃機の防御砲火や対空砲火などによるものである。
後期
1943年12月5日、日本の陸海軍戦爆連合をもってインドのカルカッタを爆撃する龍一号作戦が発動（本作戦は陸軍航空部隊のみならず海軍航空部隊も参加し零式艦上戦闘機および一式陸上攻撃機が投入されている）。侵攻に先立ち各地に飛んでいた一〇〇式司令部偵察機がチャフを散布し、日本軍のマグエ飛行場群からは第64戦隊などの一式戦多数、飛行第98戦隊の九七重爆17機、第三三一海軍航空隊の零戦27機、第七〇五海軍航空隊の一式陸攻9機が出撃しカルカッタを目指した。進行途上で第258飛行隊のハリケーンの奇襲を受け九七重爆1機を喪失するもこれを撃墜、また爆撃自体も成功し任務は完全な成功を収めた。空戦でイギリス空軍はスピットファイア1機・ハリケーン10機を喪失、一式戦はこのうちスピットファイア1機・ハリケーン7機を撃墜、零戦はハリケーン3機のみを撃墜、日本側戦闘機に喪失は無く一方的な戦闘であった。
大戦後期の1943年7月2日から1944年7月30日の期間、第64戦隊を筆頭とするビルマの一式戦は連合軍機135機撃墜を記録、対する空戦損害は83機喪失。撃墜連合軍機の機種内訳は戦闘機70機・爆撃機等32機・輸送機等33機に上り、戦闘機の詳細はハリケーン24機・スピットファイア18機・P-51 15機・P-38 8機・P-40 4機・P-47 1機となる。この当時のビルマ航空戦全体で日本軍戦闘機は計142機を撃墜、連合軍戦闘機は計127機を撃墜、単純に撃墜戦果のみの比較で（日本軍劣勢の大戦後期たる1944年半ばにおいても）ビルマで帝国陸軍航空部隊は連合軍空軍と互角の勝負をしており、主力となる一式戦に至っては幾度も勝利を収めていた。
1944年にはチッタゴンやインパール、コックスバザーへの侵攻、アキャブ方面の地上協力を実施。また、同年4月22日にアラカン山脈方面を進撃中だった宮辺機が、成都に単独で向かっていたアメリカ陸軍航空軍第444爆撃航空群所属のB-29と世界で初めて交戦。8発の命中弾を与え右内側エンジンを一時停止させ撃破した（宮辺は帰還後撃墜を報じたが、実際には墜落には至らずこのB-29は生還している）。
この他、拉孟・騰越両守備隊に対する物資投下作戦やインパール作戦以降撤退する地上軍の掩護、輸送船団護衛に任じた。6月10日には部隊感状を、1945年（昭和20年）1月1日には第5飛行師団隷下各部隊の一つとして部隊感状を拝受（何れも第3航空軍司令官木下敏中将名）。なお戦闘爆撃機隊も積極的に編成・運用されており、1945年2月11日にはラムリー島上陸作戦掩護にあたっていた、イギリス海軍駆逐艦「パスファインダー」を池澤軍曹機と僚機の池田軍曹機の2機が急降下爆撃。合計2発の爆弾が艦尾に命中し「パスファインダー」は廃艦になっている。
特攻に関しては志願者が参加、宮辺自身は隊内事情を鑑みて、後がないようなら特攻を志願する腹だったが、最終的には第64戦隊は精鋭部隊との陸軍上層部の理由により、特攻要員の抽出や特攻隊掩護は行われていない。
なお、日本軍・連合軍の一次史料や証言をもって一連の一式戦の戦績調査研究を行った梅本弘は自著において以下の如く結んでいる。
「隼の損害、戦果ともに筆者の調査で確認できたものだけで、実際にはもっと多いはずだ。調査には限界があり、完全ではないが、昭和19年の後半から終戦まで、日本陸海軍の航空部隊が各地で目を覆いたくなるような惨敗を喫していた中で、主戦場から外れたビルマとさらに南東の辺境では、最後の最後まで、隼が信じられないような健闘をつづけていたのは確かである」
 — 梅本弘 『第二次大戦の隼のエース』 2010年8月
終戦
1945年8月15日、太平洋戦争開戦時の進出基地であったフコク島ズォンドンにてタイランド湾の船団掩護を最後の任務とした第64戦隊は、翌16日に南部仏印のクラコールに移転し敗戦を迎えた。この時点での保有機は「隼」三型（キ43-III）18機だった。飛行分科「戦闘」の飛行戦隊の定数は42機だったが、大戦後期には充足されることはほとんど無かった。
同年8月下旬、クラコール飛行場にイギリス空軍先遣部隊が進出し第64戦隊は武装解除。続々とイギリス軍の後続が進出するごとに日英ともに緊張も解け交流が始まり、「隼」とスピットファイアの編隊飛行が実現した。戦隊長宮辺少佐の「おいっ、スピットと一緒に飛びたい者、1機だけだ」の発言に操縦者達は皆挙手したが、最終的に戦隊古参のエースである坪根康祐准尉が選ばれスピットファイアを長機とし2機は離陸。2機はクラコール市街上空を低空で飛び回り、日英操縦者達の眼前でフィナーレとして滑走路に超低空進入しての垂直上昇、「隼」はブースト全開でスピットファイアに追随し栄光の「加藤隼戦闘隊」こと飛行第64戦隊と「隼」の最後を飾った。このスピットファイアはグリフォンエンジン（離昇出力2,035馬力）を搭載した5枚プロペラのグリフォン・スピットファイア（グリフォンスピット）ことMk. XIVであった。
第64戦隊の主用機種は前身部隊時代を含めて九五戦、九七戦、一式戦「隼」および、戦力強化のために若干数が送られた二式戦「鍾馗」。このほか鹵獲したハリケーンを一時期若干数保有していた。なお、第64戦隊と共に長くビルマ航空戦を戦っていた、同じく有数のエース部隊である第50戦隊は1944年夏に四式戦「疾風」へ機種改変しているが、第64戦隊は「疾風」に乗り換えず「隼」を使用し続けていた（しかし若干数の四式戦を保有していたとされる）。
残った隊員のうち何人かは強い誘いにより国民党軍やベトミンに身を投じた（宮辺の回想による）。宮辺は戦後、「飛行第64戦隊略歴」を作成。現在はその写しが防衛省防衛研究所に保管されている。また、1944年1月に陸軍航空審査部に戻った黒江は各新兵器の審査にあたり、また臨時防空部隊の「福生飛行隊」として日本本土防空戦に従軍し活躍。また、1945年2月に漢口で鹵獲されたマーリンエンジン搭載P-51Cのテスト・パイロットを務め、戦後は航空自衛隊に入隊し空将補となったが、1965年（昭和40年）12月5日に趣味の釣りの最中に高波により事故死した。
第64戦隊の最終的な戦果は撃墜283機・地上撃破144機（日本側記録による）。主な損害は戦死160余名（空中勤務者）。感状授与数は7枚で陸海軍全軍中最多であり、かつ飛行第2大隊時代を含めると計9枚となる。
戦後、第64戦隊は戦友会として「六四会」を立ち上げている。
陸上自衛隊丘珠駐屯地（丘珠空港と同居）資料館に加藤関連の資料や遺品が保存・展示されている。
部隊マーク
帝国陸軍航空部隊には、その機体の所属を示す部隊マークとして図案等を機体に描く瀟洒な文化があり、飛行第64戦隊は「矢印（斜矢印）」を使用していた。この「斜矢印」は垂直尾翼に大きく描かれ、いわゆる中隊色としては戦隊本部は「コバルトブルーの縁取った白矢印」、第1中隊は「白矢印」、第2中隊は「赤矢印」、第3中隊は「黄矢印」がある。
第64戦隊に当時第3中隊整備班長として在隊していた新美市郎元少佐はマーク考案当時を回顧し以下の証言を残している。
隼に機種改変して、どうやら戦も近いらしい、戦隊マークを作らにゃいかんなあってことになって、安間さん（第3中隊長・安間克己大尉）と僕、空中勤務者と、整備の下士官が集まってわさわさやってたんだけど、この矢印なら描きやすいし、格好もいいから、これにしようってことになってね
 — 新美市郎中尉（第64戦隊第3中隊整備班長）
なお「矢印」の部隊マークが採用される前は（九七戦時代の途中頃まで）、鷲を意匠化した「赤鷲」を使用していた。「赤鷲」は操縦席側面の胴体に文字通り赤色で描かれている（同時期の撃墜マークは「赤鷲の片翼」であり「赤鷲」の横に描かれる）。この「胸に描きし赤鷲」は後述の戦隊歌の歌詞として歌われており、映画でもオープニングタイトル画に採用された。