1940年中期,战火蔓延到保加利亚的形势已经十分明显。保加利亚皇家空军的组织结构因此进行了一次重大改变。整个空军部队被改组为包括总司令部、飞行联队/中队、飞行技术部、伞兵团、后勤基地以及分别位于洛维奇和卡洛沃的两个飞行维修保养中心和DAR国有飞机工厂在内的各个组织部门。前线空军作战部队则被划分为两个基本单位,其一是用于独立空中作战的部队,另一个是用于地面协同支援作战的部队。

  1940年7月1日,保加利亚皇家空军原有的6个前线飞行中队(1937年至1939年间相继成立)由于此前不断有新的作战飞机加入服役,因此扩充改组为师级规模的航空兵群并受皇家空军总司令部直接指挥。该司令部下辖第5轰炸机联队和第6战斗机联队,二者共拥有10个飞行中队(其中一个为飞行训练中队)。作为支援地面作战的空中力量,保加利亚空军共拥有第1、第2、第3和第4共4个地面支援飞行联队,具体分别为两个侦察飞行联队、一个运输联队和一个战斗机联队(该飞行联队实际仅为飞行中队规模)。

  保加利亚空军的飞行员和导航员绝大多数在位于索非亚附近的飞行训练中心完成作战训练。这里驻有有一个训练飞行联队,下辖3个飞行中队。其中两个训练飞行中队各装备20架Fw 44教练机,另一个中队装备42架不同型号的教练机,其中包括He 72、Bu 131以及KB.3等。另一个负责飞行训练的机构是位于卡赞利克的航空学校,这家航空学校负责训练空军士官和后备役空军官兵,共拥有3个训练飞行联队。其中第1训练飞行联队位于卡赞利克,负责初级飞行教练;第2训练飞行联队位于特里希,负责飞行装备的操作训练;第3训练飞行联队位于保加利亚中部的旧扎戈拉,负责高级飞行训练。各飞行联队总共拥有52架各种型号的飞机。

举办某种仪式的保加利亚空军部队,图中的战斗机是Bf 109E-4与Avia B.534

  值得一提的是,保加利亚皇家空军还于1940年7月成立了防空部。成立之初的这支防空部队规模很小,仅拥有8个装备20毫米高炮的高炮连和4个装备88毫米高炮的高炮连,分别用于低空和中高空防空作战。到了1941年,一些固定高炮阵地又被部署在了保加利亚首都和一些大型城市的附近,用于重点目标的区域防空。

  到了1940年底,保加利亚皇家空军总共拥有了595架各类飞机(其中259架为作战飞机,337架训练及支援机),各级空军作战人员10287人,占当时保加利亚武装力量总人数的10.4%。11月底,根据6月20日由保加利亚作战部的命令,所有保加利亚前线空军作战单位的机身后部与两翼上的空军标志由原来造型复杂象征勇气的装饰图案(1937年6月开始采用)更换为传统的圣安德鲁斯徽章标志,而尾翼上则涂以保加利亚国旗三色(白、绿与红)。