Опыт боевых действий в начале 1942 года показал, что распыление авиации по общевойсковым армиям затрудняло управление, концентрацию сил на главном направлении и быстрый манёвр авиации по фронту, что снижало её боевые возможности. В мае 1942 года авиация фронтов была объединена в воздушные армии. Приказом народного Комиссара Обороны от 7 мая 1942 года № 0085 "В целях наращивания ударной авиации и успешного применения массированных авиаударов, объединить авиационные силы Южного фронта в единую воздушную армию, присвоив ей наименование «4-й Воздушной армии». 22 мая 1942 года формирование 4-й Воздушной армии было завершено. Первым командующим армией был назначен генерал К. А. Вершинин.
Всего за годы войны 4 ВА совершила свыше 300 тысяч самолёто-вылетов. За боевые отличия 17 частей и соединений преобразованы в гвардейские, 76 награждены орденами, 46 удостоены почётных наименований. Свыше 41 000 воинов армии награждены орденами и медалями, 277 лётчикам и штурманам присвоено звание Героя Советского Союза, а Д. Б. Глинка, А. Н. Ефимов, П. М. Камозин и А. И. Покрышкин удостоены этого звания дважды (третьей медали «Золотая Звезда» А. И. Покрышкин был удостоен, находясь во 2 ВА).
22 августа1992 года управление 4-й Краснознамённой ВА (ВГК) передислоцировано в город Ростов-на-Дону, армия была выведения из подчинения ВГК. 16 июня1997 годаПрезидент РФ подписал указ «О первоочерёдных мерах по реформированию Вооружённых Сил РФ и совершенствованию их структуры». Согласно данному указу на базе 4-й воздушной армии и 12-го отдельного корпуса ПВО 1 июня1998 года была сформирована 4-я армия ВВС и ПВО.
Командный состав
Командующие армией
командующий армией генерал-полковник К. А. Вершинин