Вскоре его хотели забрать на пост оповещения, но командир полка заступился за своего летчика. На Курской дуге 6 июля 1943 года, во время своего сорокового боевого вылета, старший лейтенант Кожедуб сбил первый немецкий самолет – бомбардировщик «Юнкерс‑87». С этого памятного боя Иван Никитович быстро набирался опыты, осваивал новые приемы воздушного боя, разгадывал тактику противника, противопоставляя ей свою. Уже на следующий день сбил второй, а 9 июля сбил сразу два истребителя Bf‑109. Не было случая, чтобы Кожедуб отступил или уклонился от боя.
Как некоторые мальчишки ходят драться там, где могут встретить суровый отпор и испытать себя, так искал противника Иван. Услыхав разговор, что где-то появились асы (по именам мы их не знали во время войны, да и знать не хотели), он с ходу заводился и готов был идти в интересный для него бой хоть среди ночи… Пилотировал он резко, атаку строил стремительно, при этом всегда по-новому – повторялся редко, стрелял всегда точно.
20 августа 1943 года он был назначен командиром авиационной эскадрильи.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 4 февраля 1944 года за 146 боевых вылетов и 20 сбитых самолетов противника И. Н. Кожедубу было присвоено звание Героя Советского Союза.
С мая 1944 года Иван Кожедуб воевал на Ла‑5ФН, построенном на средства колхозника-пчеловода Сталинградской области В. В. Конева. В августе 1944 года он был назначен заместителем командира 176‑го гвардейского полка и стал воевать на новом истребителе Ла‑7.
Второй медали «Золотая Звезда» Кожедуб был удостоен 19 августа 1944 года за 256 боевых вылетов и 48 сбитых самолетов противника.
К концу войны Иван Никитович, к тому времени гвардии майор, летал на Ла‑7, совершил 330 боевых вылетов, в 120 воздушных боях сбил 62 самолета противника.
Последний бой в Великую Отечественную войну, в котором он сбил два FW‑190, Кожедуб провел в небе над Берлином. За всю войну он ни разу не был сбит. Он был отличным стрелком и предпочитал открывать огонь на дистанции 200–300 метров, крайне редко сближаясь на меньшую дистанцию.
Третью медаль «Золотая Звезда» Кожедуб получил 18 августа 1945 года за высокое воинское мастерство, личное мужество и отвагу, проявленную на фронтах войны.
После войны Иван Никитович продолжал службу в ВВС. В июле 1947 года совершил первый полет на реактивном истребителе Як‑17.
В 1949 году он окончил командный факультет Военной академии командного и штурманского состава ВВС (ВВА). В том же году был назначен заместителем, а затем и командиром 324‑й истребительной авиационной дивизии в составе 64‑го истребительного авиационного корпуса. С апреля 1951 года по январь 1952 года летчики его дивизии в Северной Корее одержали 216 воздушных побед, потеряв всего 27 машин (9 пилотов погибло).
В 1956 году окончил Военную академию Генерального штаба.
С 1 ноября 1956 года Кожедуб – заместитель начальника управления боевой подготовки ВВС. С 29 апреля 1958 года – первый заместитель командующего 76‑й воздушной армией Ленинградского военного округа. В 1964–1971 годах – первый заместитель командующего ВВС Московского военного округа. С 1971 года служил в центральном аппарате ВВС, а с 1978 года – в Группе генеральных инспекторов Министерства обороны СССР.
7 мая 1985 года И. Н. Кожедубу было присвоено воинское звание «Маршал авиации».