"Двойки" строил завод "Кэстл Бромвич эйркрафт фэктори" (CBAF) в окрестностях Бирмингема. Это было государственное предприятие, достроенное уже в ходе войны и переданное под управление концерна "Виккерс-Армстронг". Все остальные заводы продолжали выпускать "Спитфайр" I. Первые самолеты модификации II начала получать в августе 1940 г. 611-я эскадрилья в Дигби. К сентябрю они поступили еще в две эскадрильи.
"Битва за Англию", воздушное наступление немцев на Британские острова, стало первым крупным сражением, в котором "Спитфайры", бесспорно, сыграли решающую роль. Согласно разработанному в Берлине плану "Адлер", пилотам "Люфтваффе" надлежало завоевать полное господство в воздухе над Англией и создать условия для подготовки десанта на острова. Для этого сосредоточили три воздушных флота — около 3,5 тысяч самолетов, в том числе 831 истребитель. Истребительное командование королевских ВВС могло противопоставить этому 704 машины, в том числе 247 "Спитфайров".
С 8 августа немцы начали атаковать различные цели в Южной Англии, причем упор делался на уничтожение аэродромов, авиазаводов, радиолокационных станций. В массированных налетах одновременно участвовали до 400 самолетов.
Основную массу британских истребителей, отражавших эти удары, составляли "Харрикейны" и "Спитфайры". Первые атаковали бомбардировщики, вторые связывали боем истребители прикрытия. Англичане несли тяжелые потери, но потери немцев были значительно больше. В "черный четверг", 15 августа, "Люфтваффе" лишились более чем 80 машин, а 15 сентября — около 100. В общем итоге до декабря 1940 г. Германия потеряла 1733 самолета, Великобритания — 915. Летавший на "Спитфайре" молодой пилот Эрик Лок имел самый весомый боевой счет — 21 сбитую машину противника (и еще одну неподтвержденную). В общем итоге, на "Спитфайры" пришлось 43 % сбитых немецких самолетов, в том числе более половины всех уничтоженных вражеских истребителей.
При этом надо учесть, что английским ВВС остро нехватало подготовленных пилотов. Из-за больших потерь "подметали" учебные части и летные школы. Инструкторы садились в кабины вместе с недоучившимися курсантами. Многие из тех, кто сражался тогда в небе над Англией, лишь недавно попали в строевые части.
"Спитфайр" действовал именно в том ключе, для которого был создан — быстроходный маневренный истребитель ПВО. Его основным противником являлись истребители Мессершмитта — одномоторный Bf109Е и двухмоторные Bf110D и Bf11 °C. Bf 110, уступавший "Спитфайру" в воздушном бою по всем показателям, кроме огневой мощи, быстро пришлось переквалифицировать в истребитель-бомбардировщик, который надо было, в свою очередь, прикрывать одномоторными машинами.
Куда опаснее был уже упоминавшийся немецкий истребитель Мессершмитт Bf 109 модификаций Е-3 и Е-4, а в конце "битвы за Англию" — также Е-7. Обе машины имели свои недостатки и свои преимущества: "Спитфайр" был чуть быстроходнее ниже 1500 м и превосходил в горизонтальном маневре, зато Bf 109 лучше набирал высоту и быстрее разгонялся на пикировании. Английские летчики обычно стремились оторваться от противника, "севшего на хвост", резкими виражами, а немцы ныряли в пикирование или использовали еще один недостаток "Спитфайра", провоцируя его на выполнение "горки". При этом "Мерлин" со своим поплавковым карбюратором мог заглохнуть, a DB 601 на "мессершмитте", имевший непосредственный впрыск, работал нормально.
Опыт "битвы за Англию" также заставил критически отнестись и к вооружению "Спитфайра". Пушки на истребителях 19-й эскадрильи работали плохо, часто заедали, а при отказе одной пушки самолет при стрельбе раскачивало так, что попасть в цель было почти невозможно. Эскадрилье поспешно обменяли машины на пулеметные, а поскольку в дни "битвы за Англию" с резервом было туго, их взяли из учебной части — старые и изношенные, но при огромных потерях привередничать не приходилось.
Оказалось также, что при чисто пушечном вооружении вести бой с истребителями неудобно, а при чисто пулеметном было трудно поразить хорошо защищенные и живучие немецкие бомбардировщики.
Завершение "битвы за Англию" означало и конец чисто оборонительного применения "Спитфайра". Британская авиация готовилась перенести воздушную войну на территорию противника. Но для того, чтобы совершать рейды на континент, "Спитфайру" не хватало дальности. Запаса горючего в его баках было достаточно примерно на полтора часа полета плюс 15 минут боя на полном газу.