Со второй половины июля 1942 года основные усилия своей авиации Рихтгофен сосредоточил на сталинградском направлении. По его приказу в результате массированных ударов авиации 4-го воздушного флота город Сталинград был разрушен до основания. В сентябре 1942 года Рихтгофен обратился в ставку Гитлера с просьбой сместить командующего 6-й армии генерала Ф. Паулюса и назначить на эту должность более компетентного и решительного командующего. Но Гитлер это предложение отверг. После окружения 6-й армии в районе Сталинграда, вопреки мнению своего старого начальника и давнего покровителя главнокомандующего люфтваффе рейхсмаршала Г. Геринга, резко выступил против организации «воздушного моста» для снабжения окруженной группировки, считая этот план нереальным. Но с его мнением высшее командование вермахта не посчиталось, и он был вынужден этот план выполнять. В ходе боевых действий под Сталинградом 4-й воздушный флот понес огромные потери, потерпев первое во Второй мировой войне сокрушительное поражение. В феврале-марте 1943 года авиация Рихтгофена оказала большую поддержку войскам фельдмаршала Манштейна в ходе их контрнаступления под Харьковом. Манштейн в докладе Гитлеру высоко оценил вклад, внесенный 4-й воздушным флотом в победу группы армий «Юг». 16 февраля 1943 года Рихтгофен был произведен в генерал-фельдмаршалы. Но весной 1943 года он потерпел новое жестокое поражение в воздушном сражении на Кубани. Одновременно советская авиация нанесла мощные удары по аэродромам и тыловым базам 4-го воздушного флота, в результате которых на земле было уничтожено значительное количество немецких самолетов, а также много различного военного имущества и материальных ценностей (май 1943 года). После этого Геринг отстранил Рихтгофена от командования 4-м воздушным флотом.
Но уже 12 июня 1943 года Гитлер назначил Рихтгофена командующим 2-м воздушным флотом в Италии. Занимавший до него эту должность Кессельринг без сожаления уступил свой пост преемнику, поскольку боевой состав 2-го воздушного флота на данный момент не превышал численности авиационного корпуса. Тем не менее Рихтгофен более года довольно успешно противостоял противнику, располагавшему большим превосходством в силах. Но в неравной борьбе с союзной авиацией на Средиземноморье и в небе Италии силы люфтваффе постепенно иссякали.
Ко времени высадки союзников на юге Франции (15 августа 1944 года) во 2-й воздушном флоте насчитывалось всего лишь до 80 бомбардировщиков и несколько десятков истребителей. Накануне высадки американская авиация нанесла мощный удар по его аэродромам. В результате, когда высадка союзных войск началась, ни один немецкий самолет в воздух не поднялся. Осенью 1944 года Рихтгофен тяжело заболел, болезнь была признана неизлечимой (опухоль головного мозга). 27 октября 1944 года он был освобожден от должности командующего 2-м воздушным флотом и зачислен в резерв ОКВ. В начале мая 1945 года тяжелобольной Рихтгофен был арестован американскими войсками и вскоре умер в плену.
Рихтгофен был самым молодым из гитлеровских фельдмаршалов. Он получил это высшее в нацистской Германии воинское звание в возрасте 47 лет. Как и большинство выходцев из германских аристократических семейств, Рихтгофен сразу же перешел на службу к нацистам, как только они пришли к власти, с готовностью воспринял их идеи и продолжал ревностно служить Третьему рейху до самого конца. Свою карьеру военного летчика Рихтгофен начал еще в годы Первой мировой войны, будучи молодым офицером кайзеровской армии, и уже тогда отличился во многих воздушных боях. Проявил себя как способный летчик-истребитель. Служба в рейхсвере особых дивидендов Рихтгофену не принесла. К 40 годам он был еще в чине майора, хотя и выделялся из общей массы офицеров рейхсвера своими обширными познаниями в области авиации, даже заявил о себе как теоретик в вопросах ее боевого применения. Только с приходом к власти нацистов положение коренным образом изменилось. Началось создание германских ВВС, и летчики новой властью оказались востребованными. Это способствовало стремительному продвижению Рихтгофена по службе — за 10 лет он прошел путь от безвестного майора до генерал-фельдмаршала германских ВВС. В немалой степени этому способствовало то обстоятельство, что во главе люфтваффе стоял его прежний фронтовой командир и он же второе лицо в государстве — Г. Геринг.
Свое боевое поприще в рядах люфтваффе Рихтгофен начал еще в Испании, сражаясь против республиканцев на стороне франкистов. Большую часть гражданской войны на Пиренейском полуострове он провел в должности начальника штаба легиона «Кондор», а к концу ее стал его командиром.