Перед войной 5-й ГИАП имел порядковый номер 129, полк был вооружен истребителями И-16 и МиГ-3. Указом от 6 декабря 1941 г. 129-й ИАП преобразован в 5-й ГИАП, а через несколько дней полк сняли с фронта для перевооружения истребителями ЛаГГ-3. После освоения личным составом новой техники, 5-й ГИАП был направлен на Калининский фронт, где оставался до ноября 1942 г. В ноябре 1942 г. полк получил истребители Ла-5, после чего его перебросили под Сталинград. До конца войны полк находился в резерве Ставки Верховного Главнокомандования, его бросали на самые важные участки фронта.
Одним из первых титула аса в 5-м ГИАП добился Василий Зайцев. В июне 1941 г. 30-летний Зайцев занимал должность командира эскадрильи. В конце августа 1941 г. на счету Зайцева имелось шесть официальных побед в воздушных боях. В декабре 1941 г. асу присвоили воинское звание майор и назначили штурманом полка. 29 декабря Зайцев во главе группы из 12 ЛаГГ-3 провел воздушный бой с большой группой бомбардировщиков Ju-88. Зайцев сбил два бомбардировщика лично, а еще девять самолетов уничтожили его летчики.
К январю 1942 г. Василий Зайцев выполнил 115 боевых вылетов, сбив в 16 воздушных боях 12 самолетов противника. Указом от 5 мая 1942 г. асу было присвоено звание Герой Советского Союза. Через четыре месяца подполковник Зайцев стал командиром 5-го ГИАП.
В начале ноября 1942 г. полк отвели с фронта для восполнения потерь в личном составе и переучивания на новую технику — истребители Ла-5. 15 декабря полк вернулся на фронт, в район севернее Сталинграда. Зимой 1942–1943 г. летчики полка занимались в основном «свободной охотой» на самолеты, снабжавшие по воздуху окруженную в Сталинграде 6-ю армию Паулюса. За этот период летчики полка сбили 45 самолетов противника, шесть из них сбил лично командир.
Одним из самых успешных дней в ходе Сталинградской битвы для летчиков 5-го ГИАП стало 10 марта 1943 г. Зайцев во главе шестерки Ла-5 патрулировал воздушное пространство над линией фронта. В ходе патрулирования летчики обнаружили три самолета-корректировщика Fw-189. Сначала пилоты Ла-5 разбили строй «рам», после чего каждой «рамой» занялась в индивидуальном порядке пара «Лавочкиных». Все три Fw-189 были сбиты. В это время командир получил по радио просьбу прикрыть пару Ил-2 от атакующих штурмовики немецких истребителей. Штурмовики попали под удар редчайших в то время на Восточном фронте Fw-190. Зайцев со своим ведомым Княченко устремился на помощь.
