В первый день войны немецкие войска и флот не вели наступательных действий на море и суше против Северного флота и 14-й армии, ограничившись лишь авианалетами. Как отмечает в своих воспоминаниях Головко, «весь день фашистские самолеты, одиночные и группами, стремятся к району Кольского залива и Мурманска. Их перехватывают и поворачивают вспять наши истребители. Один из гитлеровских бомбардировщиков перехвачен у Рыбачьего летчиками-истребителями Сафоновым и Воловиковым. Били они его как будто неплохо, он задымил, значит, имел прямое попадание, но все-таки оторвался и ушел. Оба летчика ручаются, что вражеский стрелок убит, но сказать, что же сталось с фашистским самолетом, не могут. А раз так, нельзя и заносить его на чей-либо счет».

Между тем флотская разведка и разведка 14-й армии докладывали командованию Северного флота, что неприятель через Киркенес и фиорды подтягивает новые части и боевую технику из Северной Норвегии и увеличивает число самолетов на близлежащих к советской границе аэродромах. Помимо этого, на границе с Советским Союзом происходило сосредоточение частей финской армии. По мнению командования Северного флота, немцы могли концентрировать силы, чтобы отрезать Кольский полуостров от остальной страны и захватить подступы к Мурманску и Полярному с моря. А. Г. Головко обратился с просьбой к командарму 14-й армии генерал-лейтенанту Валериану Александровичу Фролову (командовал армией с 25 октября 1939 года по 30 августа 1941 года) нанести совместно с авиацией Северного флота удар по фиордам и по дороге Тана-фиорд — Киркенес, по которой немцы доставляют вооружение и перевозят подкрепления, но получил отказ. По словам командарма 14-й, армейский полк скоростных бомбардировщиков нацелен в другом направлении — на защиту Кандалакши.

На отправленный в начале войны доклад Головко наркому Н. Г. Кузнецову с просьбой о помощи авиацией вскоре также последовал отказ: положение на Балтике и на Черном море еще опаснее, поэтому Северному флоту пока придется обходиться своими силами. Как отметил в своих записях Головко, нарком дал указания, что «нам надлежит стараться уничтожать вражескую авиацию на ее аэродромах ударами с воздуха и действовать подводными лодками у Варангер-фиорда, не позволяя противнику подвозить подкрепления. Финские войска не трогать, поскольку Финляндия с нами не воюет. Но как понимать и расценивать факт предоставления Финляндией своей территории гитлеровским войскам, ведущим войну против Советского Союза?»

Управление 1-й смешанной авиационной дивизии, в состав которой входили 145-, 147-, 152-й истребительные авиационные полки и 137-й скоростной бомбардировочный авиационный полк, дислоцировалось в Мурманске. Части дивизии с 22 июня 1941 года действовали в Заполярье, поддерживая с воздуха войска 14-й армии и прикрывая от воздушных налетов Мурманск, Кандалакшу и Кировскую железную дорогу.

К началу войны командование отечественных ВВС на Севере рассредоточило и к тому же успешно замаскировало находящуюся на аэродромах боевую авиацию, что вскоре принесло первые успехи в схватке с врагом в воздухе.

На пятый день войны на советском Севере был осуществлен первый таран. Командир звена лейтенант И. Т. Мисяков (145-й истребительный авиаполк) на самолете И-16 во время воздушного боя протаранил вражеский истребитель «Мессершмитт-110». Советский летчик при этом погиб.

В тот же день эскадрилья 147-го истребительного авиационного полка (1-я смешанная авиационная дивизия) перехватила вражеские бомбардировщики, направлявшиеся к аэродрому Мурмаши, расположенному юго-западнее Мурманска. Под командованием Леонида Илларионовича Иванова советские истребители И-15-бис преградили путь врагу и сбили три самолета. Когда эскадрилья, возвращаясь после этого боя, заходила на посадку, ее атаковали несколько вражеских машин, и командир эскадрильи Леонид Иванов был убит. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 июля 1941 года старшему лейтенанту Л. И. Иванову посмертно присвоено звание Героя Советского Союза. В честь летчика-героя названы рыболовный траулер и улица в его родном городе — подмосковной Кашире.

29 и 30 июня советские летчики совершили успешные налеты, нанеся повреждения причалам и базам финского Петсамо и потопив пришвартованное там судно. 4 июля был совершен еще один рейд, в результате которого повреждены два вражеских транспорта.

Враг тоже не бездействовал: немецкая авиация совершала налеты на Кировскую железную дорогу и Мурманск. Так, 29 июня, несмотря на героические усилия зенитчиков и истребителей противовоздушной обороны, вражеская авиация нанесла значительные повреждения центральной городской электростанции и части верфей и портовых сооружений Мурманска.

Историк Михаил Жирохов так оценивает планы руководства ВВС Третьего рейха в советском Заполярье: «Еще одной задачей, которую командование люфтваффе ставило перед экипажами Ju-88 из II./KG 30, было нарушение движения по Кировской железной дороге — главному пути транспортировки военного имущества в Мурманск и из него. Эта железная дорога в 1941 году разрушалась немцами более сотни раз, но, имея рассредоточенный по множеству точек запас материалов для ремонта пути, советские железнодорожники всегда могли быстро привести дорогу в рабочее состояние. Осуществляя вылеты на бомбардировку, экипажи немецких бомбардировщиков быстро научились уважать советских летчиков-истребителей, выходивших на перехват…

Немецкие истребители, действовавшие в этом районе, получили большое преимущество после того, как была смонтирована радарная станция раннего обнаружения „Фрейя“. Это было редким исключением из правил, поскольку основная часть люфтваффе на Восточном фронте почти всю войну практически не пользовалась целеуказаниями радара.

Станция „Фрейя“, работавшая на длине волны 2,4 метра, имела дальность обнаружения 130–160 километров, что позволяло парировать налеты советской авиации. Результаты ее работы стали явственно отражаться на потерях советской стороны. Так, из 53 бипланов Поликарпова, имевшихся в 147-м ИАП на 22 июня, через три недели было потеряно 33!

Но, несмотря на личные счета своих летчиков, мессершмитты так и не смогли организовать противодействие советским истребителям-бомбардировщикам, постоянно атаковавшим 19-й горнострелковый корпус.

Об этом явственно свидетельствует и советская статистика: до середины августа 57 % боевых самолето-вылетов приходилось на удары по аэродромам врага, прикрытие войск на поле боя и перехват вражеской авиации, а 43 % — на поддержку наземных войск.

После того как 36-й армейский корпус увяз в тяжелом сражении у Саллы, большей части пикировщиков пришлось в срочном порядке вылетать на поддержку войск в этом районе. Наступление на Мурманск, лишенное поддержки с воздуха, с неудовлетворительным снабжением из-за практически полного отсутствия дорог и атак советских ВВС, замедлилось до темпов улитки… Разделение атакующих сил на две части — обеспечение наступления генерала Дитля на Мурманск и выхода на Кировскую железную дорогу 36-го армейского корпуса — оказалось фатальным. Сражение возле Саллы продолжалось больше недели. В конце концов немецкие пикировщики смогли уничтожить советскую оборонительную линию. Позже, в июле, подразделение пикирующих бомбардировщиков было размещено в 160 километрах юго-восточнее Саллы, откуда оно успешно осуществляло поддержку совместного немецко-финского наступления, завершившегося захватом Кестенги. Эти вылеты обошлись очень дорого: к концу года 22 (из имевшихся первоначально 36) Ju-87 были сбиты. Командир подразделения, гауптман Арнульф „Блазмич“ Блейзиг, после выполнения 130 боевых вылетов на пикирующем бомбардировщике, 4 сентября был награжден Рыцарским крестом. Но общей ситуации эти отдельные успехи не изменяли. Растущие потери значительно ослабили ударную возможность подразделения.

Немецкое наступление на Кировскую железную дорогу так и не имело никаких серьезных достижений. Советские войска смогли остановить захватчиков в районе Алакуртти. После этого началась позиционная война, длившаяся без малого три года…».

В первые же месяцы войны командование делало все возможное для усиления авиации Северного флота. Помимо новых бомбардировщиков Пе-2 (из которых была сформирована 5-я эскадрилья 72-го сводного авиаполка), с завода поступили 10 новых истребителей МиГ-3, из других авиачастей флота на Север перебросили 22 И-16, а затем еще 10 И-153. Также в ВВС Северного флота передали три торпедоносца ДБ-Зф, а спустя несколько месяцев еще шесть самолетов. С Балтики на Северный флот в сентябре 1941 года была перебазирована 22-я авиаэскадрилья морских дальних разведчиков Че-2 (МДР-6; экипаж четыре человека, вооружение — два 7,62-мм пулемета ШКАС, бомбовая нагрузка до 1000 кг). Эти самолеты использовали для обеспечения проводки морских конвоев — ведения общей и ледовой разведки по маршрутам их следования. Впоследствии проявились недостатки этой модели в схватке с врагом — слабость оборонительного вооружения и наличие значительных мертвых зон обстрела.