Великую Отечественную он встретил уже опытным бойцом, имеющим более 100 боевых вылетов, орден и академическое образование. В сентябре 1942 г. Ворожейкин направлен в 728-й иап на Калининский фронт, под Торопец, где совершил на И-16 несколько десятков боевых вылетов.
Свои первые победы он одержал на Як-7Б на Курской дуге. Сбив Ме-109, получил выговор: «юнкерсов» пожалел?». В следующем бою, в районе Прохоровки, сбил 2 Ю-87 — первого сзади-снизу, второго, ведущего девятки, неожиданным ударом сверху, из облаков. В этой схватке «як» Ворожейкина получил серьезные повреждения, система охлаждения вышла из строя, и приземлился он с уже остановившимся мотором.
В июле капитан Ворожейкин назначен командиром 3-й эскадрильи 728-го иап. В первом же вылете в должности комэска он сбил Ме-109 с черным носом и цветным рисунком на фюзеляже. Через несколько дней, четверкой атаковав большую группу Хе-111, они сбили 4 тяжелых бомбардировщика, из них два — Ворожейкин. В одном из октябрьских боев он вновь сбил 2 Ю-87 в одной атаке: бомбардировщик, подбитый атакой снизу, с горки, шарахнулся в сторону и врезался в соседа. Некоторое время он летал с собакой по кличке Варвар, натренированной погибшим в бою летчиком его эскадрильи Д. Чернышевым лаять при появлении чужих самолетов в задней полусфере.
В начале ноября, преследуя ФВ-190, заставил его пилота ошибиться на пикировании, и тот врезался в землю. Сам с трудом перевел свой Як-7Б в горизонтальный полет. От перегрузки самолет деформировался и был списан.
В начале 1944 г. полк перевооружили на Як-9, и Ворожейкин первым обновил этот истребитель, сбив ФВ-190. В марте в одном из вечерних вылетов вчетвером они атаковали трех разведчиков. С первой атаки Ворожейкин сбил «каракатицу» — Хш-123, но и сам был подбит, сел на просеку на занятой врагами территории. Спасла выручка друзей: сумев приземлить на поляну У-2, они вывезли своего комэска.
…Облетывая новую машину Як-9Т с мощной мотор-пушкой НС-37 мм, он встретил в районе Тернополя трехмоторный Ю-52. «Юнкерс» вел себя мирно: турельные пулеметы были задраны вверх, курс изменен, он шел в сторону советских войск. Ворожейкин с ведомым сблизились с транспортником, даже разглядели летчиков, поднимающих руки, и множество лиц в иллюминаторах. Короткой очередью указав направление, Ворожейкин повел свой истребитель рядом. Можно представить себе его удивление, когда более десятка огненных трасс протянулись к нему с борта «юнкерса»: стрелки и пассажиры, усыпив его бдительность, открыли огонь. Мгновенно среагировав, Ворожейкин «провалил» машину, выполнил боевой разворот и длинной очередью сзади буквально растерзал противника. Позднее, в этом же вылете, он сбил еще 2 Ю-52 и Ю-88! Если считать по количеству моторов, уничтоженных в этом бою, то это был, по-видимому, самый «урожайный» вылет в истории советских ВВС: на 4 сбитых самолетах было 11 моторов.
