- 两次大战中的保加利亚皇家空军（上）
- 两次大战中的保加利亚皇家空军（下）
“德瓦蒂纳”（Dewoitine）D.520战斗机
另一种外购自捷克的B.135战斗机也曾计划大量装备。保加利亚于1940年采购了首批12架该型机。由于德国空军对大量新型前线战斗机的需求与日俱增，德军开始动员一切国内的飞机制造工厂和占领区的工厂加紧制造主力作战飞机，所以直到1943年8月这批战斗机才抵达保加利亚。这批飞机上仅有2挺VZ.30 7.92毫米口径机枪，显然这种装备是无法有效应付空中作战的。军方于是决定把这批战斗机作为教练机部署在保加利亚北部的第6战斗机飞行联队所属的战斗机训练学校，主要由临时担任教官的经验丰富的飞行员驾驶。
不过，恰恰是这种被认为装备低劣的战斗机也曾创造显著战绩——1944年3月30日，保加利亚飞行教官艾塔纳索夫（Atanasov）上尉率领4架B.135战斗机在完成索非亚上空飞行任务返航途中遭遇同样正在返航的美国空军B-24轰炸机编队。由于情势急迫，艾塔纳索夫在未请示的情况下迅速投入战斗。在燃料和弹药即将告罄之时，艾塔纳索夫抓住机会命中了一架B-24的两台发动机，B-24的机翼立即起火并急速下坠。根据保加利亚飞行员的报告称，该机后来坠毁在塞尔维亚境内。
艾塔纳索夫（Atanasov）上尉的座机B.135
1941年底，保加利亚空军司令部成立了海军航空兵部队，主要负责执行海上侦察、反潜和反舰任务。1942年9月29日，保加利亚空军第1侦察联队第161水上飞机中队率先成立。该中队装备2架He 60B-2和2架He 42水上侦察机，但初期的任务主要是由德国空军教官组织训练。到了1942年底，这支中队基本形成作战能力，并在靠近保加利亚海军基地的瓦尔纳湖附近建立了作战基地。
He 60B-2水上侦察机
1943年4月，12架Ar 196A-3水上巡逻/侦察机投入使用，该型机比其早期型号更适合执行海上侦察和近海巡逻任务。第161水上飞机中队于1943年中期开始使用这些飞机执行240公里范围内领海海域的例行巡逻任务（飞行高度约250米），同时视情况为轴心国船只提供护航。由于Ar 196A-3上装有2挺20毫米口径“厄利孔”MG FF机枪，任务途中如果发现海面上苏联潜艇布设的水雷还可以随即予以清除。
第161水上飞机中队的Ar 196A-3水上巡逻/侦察机
1943年夏，首批12架二手“斯图卡”Ju 87R-2俯冲轰炸机交付保加利亚空军第2轰炸机联队第1中队，这标志着保加利亚空军首次拥有真正的对地攻击力量。不过，为了应对盟军在爱琴海沿岸登陆的威胁，这批Ju 87R-2的初期任务是海岸防御和反舰。1944年1月，第2批13架和第3批19架“斯图卡”Ju 87D-5相继抵达，1944年中期又有8架交付保加利亚空军。所有这些“斯图卡”被编为第1轰炸机联队，下辖3支中队，每个中队装备9架“斯图卡”Ju 87D-5，另有3架配备给联队参谋部，Ju 87R-2则用于联队中的训练中队。由于早就在PZL P.43和S.328上积累了足够的经验，保加利亚飞行员很快掌握了“斯图卡”的驾驶和作战技术。1944年夏，保加利亚地下抵抗组织游击队在中部地区向德军发动进攻，装备“斯图卡”的第1轰炸机联队首次投入作战，表现非常活跃。
Ju 87D-5“斯图卡”
迎击美国空军轰炸机
保加利亚空军战斗机与美国空军轰炸机之间的首次战斗发生在1943年8月1日。当时美国空军第9军的165架B-24轰炸机正奉命前往罗马尼亚轰炸普罗耶什蒂油田，保加利亚第6战斗机联队随即紧急集合了来自第1战斗机中队的10架B.534战斗机和第3战斗机中队的10架Bf 109G-2升空拦截。起初保加利亚机群未能发现目标，但在返航途中得以发现美军编队并发动了攻击。B.534战斗机性能欠佳，没能有所斩获。但4架Bf 109G-2战斗机一举击落5架B-24轰炸机，其中王牌飞行员斯托扬诺夫（Stoyanov）梅开二度。第6架B-24在返航途中坠毁，但很有可能是被地面炮火或是被德国空军战斗机所击伤后坠毁。斯托扬诺夫由于表现突出还被授予了勇气勋章。
保加利亚王牌飞行员斯托扬诺夫
被斯托扬诺夫击落的B-24残骸
由于盟军轰炸的加强，8月12日，装备Bf 109G-2的第3战斗机飞行中队奉命移防索非亚，当地地面防空高炮部队的88毫米高炮数量也增加到了56门。相应的，德军也开始在巴尔干地区加强防空力量，并在索非亚附近建立了早期预警雷达指挥中心和德国空军驻巴尔干防空指挥中心，主要负责指挥各战斗机飞行中队和地面高炮部队保护布加勒斯特以及普罗耶什蒂等地的油田。对于保加利亚而言，装备战斗机数量约60至70架的第6战斗机联队负责索非亚的防空作战。不过值得注意的是，尽管保加利亚当时是轴心国成员，但保加利亚最高指挥部直到1944年夏才真正下达拦截飞越保加利亚领空盟军轰炸机编队的命令，而且直接原因是这些轰炸机时常将剩余炸弹投往保加利亚境内的目标。
10月，18架B-25轰炸机以及一定数量的P-38战斗机轰炸了斯科普里火车站。第3战斗机飞行联队的2架Bf 109战斗机因此移防到斯科普里火车站附近的机场以加强那里的防御。10月21日，20架P-38战斗机再次飞临斯科普里火车站，第3战斗机飞行中队立即起飞迎敌，战斗中至少击落一架P-38。
D.520击落P-38的情景
1943年秋，盟军发动针对德军及其盟国的代号为“直射”（Point Blank）的大规模战略轰炸行动。考虑到当地的政治局势变动的可能，保加利亚被当作重点轰炸目标。这样，遭受重创的保加利亚很有可能与轴心国集团脱离。而保加利亚境内最核心的目标则是首都索非亚。从1943年11月14日到1944年4月17日期间，从意大利机场起飞的美国空军第15军轰炸机共发动了针对索非亚的10次大规模战略轰炸行动。其中首次轰炸动用了分为两个波次的90架B-25轰炸机和100架护航的P-38战斗机。由于美军编队飞行高度低和地面预警不及时，保加利亚第3战斗机中队的13架Bf 109G-2战斗机直到美国轰炸机即将投弹时方才升空。战斗中仅一架B-25被击落，而第3战斗机飞行中队也损失一架Bf 109G-2，另有两架在降落时受损。