Починаючи з 2012 року, ситуація в Повітряних Силах ЗС України постійно поліпшується. Все більше навчань відбувається за участю зенітних ракетних та радіотехнічних частин та підрозділів. В авіації середній наліт на одного пілота у той рік зріс з 14 до 42 годин (якщо порівнювати середній річний наліт льотчика в країнах-членах НАТО — 120–180 годин), на авіаремонтних підприємствах відремонтували 31 одиницю авіатехніки, ще 69 літальним апаратам був подовжений термін служби у військових частинах. Також того року були проведені масштабні навчання за участю військових частин та підрозділів Повітряних Сил «Перспектива-2012».
Високу бойову готовність та професіоналізм продемонстрували чергові сили під час проведення чемпіонату Європи з футболу «Євро-2012». До виконання завдань антитерористичного забезпечення тоді залучалось 6 тисяч 520 військовослужбовців, 905 одиниць озброєння і військової техніки, серед яких — 24 літаки, 24 вертольоти, 26 зенітних ракетних і ракетно-артилерійських комплексів.
Упродовж серпня-вересня 2013 року ПС ЗС України взяли активну участь у міжнародних авіаційних показах в Угорщині, Польщі, Словаччині та Чехії. Під час цих заходів українські військові льотчики продемонстрували високу майстерність на літаках Су-27 та Су-27 УБ.
У вересні 2013 року визначені підрозділи авіації, ЗРВ та РТВ брали участь у виконанні заходів міжвидової підготовки, зокрема під час проведення дослідницьких двосторонніх командно-штабних навчань «Осінній циклон — 2013».
На початку 2014 року Повітряні Сили розпочали виконання заходів Державної комплексної програми реформування і розвитку Збройних Сил України на період до 2017 року. Разом із тим окупація Російською Федерацією Автономної Республіки Крим, терористична діяльність диверсійних груп та радикально налаштованих сепаратистів на Сході країни змусили визначити нові пріоритети військового будівництва.
У бойових діях на Сході авіацію застосовували з перших днів проведення АТО. Утім, спочатку це була транспортна авіація, яка виконувала функції перевезення особового складу та вантажів, а також розвідувальні польоти. Дозвіл на застосування зброї Повітряним Силам був наданий тільки після збиття першого літака — фоторозвідника Ан-30Б. На цьому етапі авіація насамперед застосовувала некеровані авіаційні ракети С-5, С-8 та С-13.
Тактична авіація Повітряних Сил, набувши досвіду, почала активно знищувати бази, техніку та живу силу ворога. Для роботи по наземних цілях використовувались переважно штурмовики Су-25, у меншому обсязі винищувачі МіГ-29 та Су-27, а також бомбардувальники Су-24М. Використовували весь діапазон висот та тактичних прийомів. Влітку 2014 року авіація Повітряних Сил втратила основну кількість своїх літаків, серед них — Су-25, МіГ-29, Су-24М. Проте тоді ж у стройових льотних частинах та на підприємствах авіаремонтної галузі активно ремонтували, модернізували та ставили до строю десятки літальних апаратів, що приходили на заміну збитим чи пошкодженим.
Загалом до складу сил та засобів АТО залучалися понад 9 тисяч військовослужбовців виду Збройних Сил. У новітній історії Збройних Сил України назавжди залишиться подвиг льотного складу, який виконував бойові завдання в небі окупованого Донбасу, мужність воїнів-авіаторів, військовослужбовців зенітних ракетних, радіотехнічних та інших родів військ виду, стійкість особового складу зведеного загону Повітряних Сил «Дика качка», який понад рік виконував бойові завдання на підступах до Донецького аеропорту. Символом героїзму та жертовності в новітній історії України стали імена членів екіпажів Героїв України Костянтина Могилка та Дмитра Майбороди, кавалера ордена Богдана Хмельницького ІІІ ступеня Олександра Бєлого, військовослужбовців зведеного загону Повітряних Сил, інших військових частин і підрозділів Повітряних Сил, які віддали своє життя за Україну.
Нині в районі проведення ООС постійно перебуває потужне угруповання військ, здатне відбити масовану атаку авіації та крилатих ракет ворога. Ракетники Повітряних Сил неодноразово доводили свою ефективність та професіоналізм. За весь час бойових дій на Донбасі знищено понад три десятки ворожих безпілотників, переважна більшість яких — це високотехнологічні високовартісні БПЛА російського виробництва «Орлан-10».
Упродовж 2015 року Повітряні Сили здобули позитивний досвід від передових країн Європи та світу щодо реформування, розвитку й трансформації Повітряних Сил з урахуванням досвіду бойових дій на Сході України й організаційних заходів, які відбуваються у ЗСУ.
Головні зусилля Повітряних Сил Збройних Сил України у 2016 році, який було оголошено роком Повітряних Сил, зосереджено на виконанні завдань із протиповітряної оборони угруповань військ (сил), які беруть участь у проведенні антитерористичної операції на території Донецької та Луганської областей, повітряних перевезень та аеромедичної евакуації поранених і хворих, відновлення справності озброєння та військової техніки, підвищення рівня повітряного вишколу льотного складу та навченості особового складу родів військ.
Підготовка військових частин та підрозділів Повітряних Сил здійснювалась під час заходів оперативної (бойової) підготовки шляхом проведення командно-штабних, льотно-тактичних, тактичних, тактико-спеціальних навчань, польових виходів.
Для підвищення боєздатності військових частин та підрозділів Повітряних Сил Збройних Сил України впродовж 2014–2020 років проведено низку тренувань та навчань із практичним відпрацюванням питань виконання завдань за призначенням як у пунктах постійної дислокації, у визначених районах, так і на військових полігонах Збройних Сил України. Також військові частини та підрозділи виду взяли участь у стратегічних заходах підготовки ЗС України та в багатьох міжнародних навчаннях за участю країн-партнерів.
Сьогодні Повітряні Сили забезпечують виконання визначених завдань, зокрема щодо стримування, у взаємодії з іншими видами Збройних Сил України, збройної агресії проти України з повітря, прикриття важливих об’єктів держави, угруповань своїх військ від ударів засобів повітряного нападу та ураження військ і об’єктів противника.
Для більш ефективного використання сил і засобів було здійснено передислокацію авіації, висування підрозділів зенітних ракетних і радіотехнічних військ Повітряних Сил Збройних Сил України до нових районів бойового призначення.
Враховуючи проблемні питання, які виникли під час АТО, у Повітряних Силах відбуваються відповідні заходи, деякі з них вже впроваджуються в життя. Передусім це обладнання літальних апаратів модернізованими засобами захисту від наземних засобів ураження, взяття на озброєння Повітряних Сил сучасних безпілотних літальних апаратів, достатньої кількості керованих авіаційних засобів ураження, а також оновлення та модернізація парку авіаційної техніки та озброєння.
Після початку бойових дій на Сході авіаційний парк Повітряних Сил щороку поповнюється капітально відремонтованими та модернізованими літальними апаратами — були роки, коли щороку до стройових частин з авіаремонтних підприємств надходило по 30 і більше літаків і вертольотів. Наразі, вперше за 30 років незалежності України, на замовлення Міністерства оборони для Збройних Сил України будують три нові транспортні літаки Ан-148. Надходить на озброєння нова й модернізована техніка й у зенітних ракетних та радіотехнічних військах. Також на озброєння прийняті закуплені в Туреччині безпілотні авіаційні комплекси Bayraktar TB2. Оператори вивчають досвід використання цієї техніки в локальних війнах у Сирії та Нагірному Карабасі. Свою влучність та ефективність ця техніка показала й на українських полігонах та вже в районі проведення ООС.
Основні завдання, які сьогодні стоять перед Повітряними Силами, є, насамперед, забезпечення необхідного рівня бойової готовності авіаційних військових частин, військових частин зенітних ракетних, радіотехнічних та спеціальних військ, підготовка льотного складу до виконання завдань за призначенням удень та вночі, у простих і складних метеоумовах, забезпечення сил, залучених до ООС, авіаційна підтримка, повітряні перевезення військ та вантажів.
Бойові обслуги авіаційних, зенітних ракетних та радіотехнічних підрозділів несуть бойове чергування, здійснюють контроль за перельотами повітряних суден через державний кордон із сімома країнами світу, зона відповідальності при цьому становить близько семи тисяч кілометрів повітряного кордону України.
До бойового чергування з протиповітряної оборони щоденно залучають кілька тисяч військовослужбовців і сотні одиниць озброєння та військової техніки
