斯大林格勒戰役結束後，德軍第六集團軍被全殲，而進攻高加索的德軍A集團軍羣則撤退到了塔曼半島。但是德軍並未放棄繼續進攻高加索的企圖，駐守塔曼島的德軍任務是保住向高加索進攻的橋頭堡，於是該地的德軍修建了“蔚藍防線”，試圖在塔曼半島長期駐守。
塔曼半島的德軍對蘇軍來説簡直如鯁在喉，很大程度上牽制了南線的蘇軍，讓蘇軍無法集中兵力在西線展開攻勢。因此蘇軍最高統帥部決定拔掉這顆釘子。由於戰役發生地是在一個半島，地形狹小，雙方能投入的地面兵力有限，所以雙方都把希望寄託於空軍。德軍在塔曼半島上部署了約700架飛機，其中不乏德軍的精鋭空中聯隊，全部裝備新型的BF-109G2/G4型。而蘇軍則為此次戰役專門成立了北高加索方面軍空軍司令部，下轄作戰飛機約580架，部分部隊裝備了最新型的La-5戰鬥機。
1943年2月，蘇軍利用在敖德薩和克赤地區登陸成功所積累的經驗，在地面部隊進攻的同時，用登陸特遣隊在德軍後方登陸，意圖通過前後夾擊的方式擊破德軍在塔曼半島的防禦。蘇軍的登陸部隊成功佔領了一塊佔領一塊寬4公里、縱深2.5公里的登陸場，將其命名為“小地”。德軍對此非常驚恐，調集4個步兵師，2.7萬人在大批飛機支援下試圖消滅蘇軍登陸場。蘇軍雖然頑強抵抗，但是在德軍空軍近千架次的高強度打擊下，4月18日蘇軍前沿防線被突破。期間蘇聯空軍竭力支援登陸部隊，但是由於德軍的基地位於克里米亞半島與塔曼半島，距離庫班地區大約有50-100km的距離，而蘇聯空軍的駐地是克拉斯諾達爾，距前線則差不多有150千米。導致蘇軍出動架次僅有300多架次，而且在作戰空域停留時間較短。無法阻止德國空軍對登陸場的打擊。面對這種情況，蘇聯最高統帥部果斷向北高加索方面軍空軍司令部增兵，調來了調撥轟炸航空兵第二軍、殲擊航空兵第三軍、混成航空兵第二軍和殲擊航空兵第282師。蘇軍戰機出動頻率增加到900架次，用數量優勢抵消了距離劣勢。蘇德雙方空軍圍繞“小地”登陸場開始了一次爭奪制空權的大戰。最終蘇軍雖然蒙受了不小的損失，但是成功保住了登陸場。
在這個前提下，4月29日，蘇聯北高加索方面軍發起了又一次對“蔚藍防線”的進攻。蘇德雙方空軍都竭盡全力支援己方地面部隊並阻止對方空軍對己方的空襲。自4月29日至5月10日的12天內，雙方出動架次高達5000架次。蘇聯損失更大一些，但是確保了蘇聯北高加索方面軍成功突破了克雷姆斯卡亞地區這一德軍重要防禦節點。5月26日，德軍來自克里米亞與南烏克蘭的增援部隊趕到，德軍遂發起大規模反撲，德國空軍自5月26日中午開始，在三個小時內出動了超過1500架次的飛機，在5月27日出動了2758架次飛機，對蘇軍地面部隊的機動部署與進攻造成了極大的阻礙。面對這種情況，蘇軍選擇停止進攻，空軍着重保證已攻佔區域的制空權，一方面保持白天對德國轟炸機驅離並掩護地面部隊，同時在夜間出動轟炸機對德軍在庫班地區的機場進行夜襲。在數日的白天空戰晚上夜襲的戰鬥後，德國空軍的出動數量有所降低，蘇軍再一次奪回了戰場上的制空權。1943年6月，蘇德雙方的視線都開始集中到庫爾斯克凸角地區，高加索地區的戰鬥也逐漸停止。
關於庫班空戰雙方的損失，各方數字不一。目前，較為通用的説法是德軍損失飛機1100餘架，其中在空中被擊落的超過800架。而德軍方面宣稱在空戰中擊落蘇軍戰機780架，自己損失是42架Bf109被擊毀（各種原因），58架受傷（各種原因）。當然，一般認為蘇軍損失還是大於德軍。或許，雙方都在統計數據上玩了一下“春秋筆法”。但是，最為關鍵的是，在戰略上蘇軍取得了這一區域的制空權。
庫班空戰證明，在經歷了衞國戰爭初期的失敗後，蘇聯空軍及時調整了組織架構，淘汰了落後的作戰裝備，更新了全新的作戰理論，加上血與火的磨鍊。1943年的蘇聯空軍已經開始具備與德國空軍在正面戰場上爭奪戰術制空權的能力。