В числе первых это военно-учебное заведение в 1939 г. было преобразовано в авиационное училище. Его не случайно называли образцовым. Перед началом Великой Отечественной войны авиашколой командовал генерал-майор А.Н. Соколов, начальником штаба был полковник И.Н. Лышенко, комиссаром – бригадный комиссар И.К. Работников, помощником начальника школы по летной подготовке – капитан П.М. Афанасьев, ставший впоследствии уже в звании подполковника начальником училища. Но самую большую известность училище им. Сталинградского Краснознаменного пролетариата завоевало благодаря подвигам своих воспитанников в годы Великой Отечественной войны. Первыми в той войне Героями Советского Союза стали два его питомца – С. Здоровцев и М. Жуков, удостоенные этого звания 8 июля 1941 г. Бывший курсант училища, в прошлом рабочий лесозавода им. Куйбышева Василий Сергеевич Ефремов за годы войны совершил 340 боевых вылетов, сражался в небе Сталинграда, уничтожил много боевой техники врага. Ему дважды присвоено звание Героя Советского Союза, а его бронзовый бюст установлен в сквере в центре Волгограда. Храбро сражался с фашистами в битве за Сталинград летчик майор Каменщиков, ставший Героем Советского Союза. Он похоронен на площади Павших борцов, рядом с Вечным огнем. В одной могиле с ним покоится Рубен Ибаррури, тоже бывший курсант Сталинградского училища. По неизвестным причинам он не закончил летное обучение, участвовал в боях за Сталинград в составе стрелковой части. Прекрасными воздушными бойцами и полководцами стали питомцы 7-й авиашколы Е.Я. Савицкий и П.С. Кутаков, дважды Герои, потом маршалы авиации. Среди тех, кто стал летчиками в стенах этого училища, много генералов Эта школа дала 120 Героев Советского Союза, из них семеро удостоены высокого звания дважды. Многие из них, в том числе П. Гнидо, П. Федоров, особо отличились в Сталинградской битве.
Важную роль в обороне Сталинграда сыграла 102-я истребительная авиационная дивизия ПВО, которая была в основном из личного состава Сталинградского авиационного училища.
В тяжелейшем ноябре 1941-го школа получила приказ эвакуироваться в Казахстан, в город Кустанай Уральского военного округа.
Сталинградская авиашкола эвакуировалась в Кустанай дважды. В 1941-м, когда сжималось вражеское кольцо вокруг Москвы, и в 1942-м, когда немцы подошли к Волге. Первый раз личный состав вместе с имуществом грузился на баржи в речном порту. Потом пароходы их буксировали к пристани Владимировка (ныне Ахтубинск Астраханской области) на реке Ахтубе. Отсюда надо было двигаться уже по железной дороге. Великая железная дорога, полноправная участница Победы, не отдыхавшая ни часа, ни получаса, все-таки не могла всех обеспечить вагонами. Школа двигалась в Казахстан очень долго, люди неделями сидели то на пристани, то на вокзале. Зато самолеты перегоняли по воздуху. Когда часть самолетов уже долетела до Кустаная, 55 из них все еще находились на промежуточных аэродромах. Таким образом, к 1 января 1942 года школе не удалось, как планировали, перебазироваться на новое место. Зато в битве за Москву уже наступил перелом. После того как враг был окончательно отброшен, командование решило вернуть школу в Сталинград.
В воздухе Сталинградскую битву вела 8-я Воздушная армия. Был момент, когда она осталась без пилотов – после трагических событий под Харьковом в 1942 году. Пополнение давала школа. Не хватало учебных машин, инструкторов, горючего и запасных частей. Школа не выполняла план, а фронт – все ближе к Волге. 15 июля 1942 года пришла шифрограмма заместителя наркома обороны А.А. Новикова № 17/502, и школа во второй раз приступила к эвакуации в Кустанай. Летные подразделения поднимались по тревоге, самолеты после взлета группами направлялись на север вдоль Волги, делали посадки на левом ее берегу у Николаевки или в поселке Красный Кут Саратовской области, где тогда базировалась Качинская авиационная школа пилотов. Там производилась окончательная подготовка техники к перелету, и самолеты продолжали следовать по установленному маршруту. Всего из Сталинграда убыло 214 машин: УТИ‐4–110, Як‐1, Як‐7–42, Ут‐2–39, И‐16–20 и других типов – 3. До Кустаная долетели 212 самолетов, один попал в аварию, у другого произошла поломка. Личный состав со школьным имуществом опять же двигался сначала на баржах, потом по железной дороге – в 1942-м она уже работала в таком режиме, что даже бомбежки лишь ненадолго прерывали бесконечное движение составов с запада на восток и с востока на запад. Школу бомбили и обстреливали с воздуха по речному пути и по железному. На паром грузили тракторы и скот. Иногда паромы попадали под бомбежку. Но потери были невелики. К 17 августа 1942 года все эшелоны и самолеты прибыли к новому месту назначения.