第19战斗机近卫飞行团的白12号P-400
随着德军南方攻势的开始，沃罗涅日上空的战斗进行的越来越激烈。仅在7月1日当天，P-39出动的架次就达66次，苏军方面宣称取得击落11架Ju 88的战绩，但也有3架P-39被击落，此外在德国空军针对苏军机场的轰炸中又被击毁8架。第185飞行联队使用P-39作战的历史很短，1942年8月，该联队就地解散后加入第1航空师。第153飞行联队则转移至利佩茨克并继续作战一直到1942年9月底，并于当月25日被改编为第28战斗机近卫飞行团。该联队的P-39飞行员在沃罗涅日作战期间总共出击1070架次，共击落德机64架，P-39则被击落8架，3名飞行员丧生。可见，P-39在战斗中的表现非常优秀，损失率能保持在这样低水平的原因，按照苏军的说法“是和飞行员高超的技术和飞机优异的性能分不开的”。
1942年12月第19战斗机近卫飞行团的P-400白34号
尽管进入苏军服役的P-39战斗机在东线战场初期的空战中取得了一系列战绩，但考虑到1942年的形势，P-39的数量仍有很大不足。直到当年11月中旬，位于克累里亚地区的P-39战斗机的数量也仅有9架，驻扎在西北方前线的第28战斗机近卫飞行团的P-39也不超过15架。此外，负责莫斯科地区防空作战的第6防空飞行团拥有9架P-39，北方舰队还拥有12架P-39，但这些飞机基本不具备升空作战的能力。造成P-39数量不足的原因主要是因为在1941年到1942年间，苏军P-39的来源主要还是依靠英国皇家空军的P-400，苏军方面这一期间最终只接收了193架。不过此时的苏军已经开始从美国方面直接接收P-39D型战斗机，援助前苏联的P-39战斗机和美国空军装备的P-39略有不同。机上安装的37毫米炮由于卡壳现象过于频繁，后被20毫米Mk 404航空炮取代。从此苏军拥有的P-39数量开始呈逐步上升趋势。
P-39D是从阿拉斯加直飞苏联的，图为美军人员在对P-39做起飞前的检查
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1942年10月第16战斗机近卫飞行团的P-39D-2
1942年底，盟军援助苏军的作战飞机开始大规模参战，与此同时苏军飞行员关于这些外军飞机的作战报告开始在苏军高层处进行汇总和分析。9月底，库切科夫（A.G.Kochetkov）上校在克累里亚地区作战的各型美国飞机的作战报告中指出，“‘空中飞蛇’毫无异议的表现出上佳的战绩，就连年轻的飞行员也能驾驶P-39取得空战胜利，使得我们的战斗机在与德军“梅塞施密特”Bf 109E和Bf 109F战斗机的对抗中不落下风”。紧接着，前苏联空军高层就开始抱怨P-39装备数量的不足，“美国人生产了数以千计的P-39，而我们只得到了一点点！”，于是要求美国方面减少“寇蒂斯”P-40B和P-40E战斗机的供应数量，而将P-39战斗机的数量大幅度增加。
1942年9月第19战斗机近卫飞行团库塔霍夫（P.S.Kutakhov）上校的P-400
P-39战斗机的情况也引起了斯大林的关注。1942年10月7日，斯大林在致美国总统罗斯福的信中提到，“战斗机数量的严重不足是当前东线战局的最大问题。但我们也深知美国援助苏联的不易。那么我们可以同意暂时减少作战物资的援苏供应——我们可以不要坦克、火炮和弹药，但我们急需补充的是象‘空中飞蛇’这样的先进战斗机”。斯大林甚至要求美国方面将P-39供应的数量提高到每月500架。罗斯福在回信中解释说，美国目前生产的P-39一下生产线就直接运送到了美军的作战前线，但仍然答应斯大林即便是牺牲其他型号的生产也要增加P-39战斗机的产量，并增加援助苏联方面的数量。美国人果然守信，据统计，在1943年一年里，前苏联空军（不包括海军航空兵部队）从美国接收的战斗机中，仅P-39的数量就达到了2627架。
贝尔加紧生产P-39以满足苏联的需求
苏军飞行员对P-39的评价
1943年春，一些驻扎在南方地区的新组建的飞行团开始陆续装备P-39战斗机。曾被授予“苏联英雄”的苏军王牌飞行员格鲁别夫（G.G.Golubev）认为，“P-39给我们留下的最初印象其实并不好，这种飞机与‘波利卡波夫’I-16战斗机相比看起来显得笨重而且动作迟缓。不过，一旦我们驾机升空后，这种印象很快就改变了。最令我们感到高兴的是机上的无线电装置，这使我们第一次可以依靠地面指令而不是长机的手语指示进行空战，从耳机里传来的引导我们攻击目标的地面指示就如同音乐一般悦耳……”。不过，格鲁别夫同时还认为，“P-39的空中操纵并不太容易掌握，在进行急转和斤斗动作时容易进入螺旋，这是P-39的一个最主要的缺陷”。
前苏军王牌飞行员波克雷什金在第16战斗机近卫飞行团服役时对P-39曾有如下评价：“这是一种表现优异的战斗机，我尤其满意的是他的武器装备——1门37毫米口径机炮、2挺速射重机枪再加上4挺机枪，这足以击落任何来犯敌机。至于飞机容易进入螺旋的问题，我倒是不太在意。”
苏联头号P-39王牌波克雷什金
波克雷什金的100号座机
的确，螺旋的问题在P-39身上表现的非常突出。1943年初，苏军试飞员们还专门针对P-39的螺旋问题进行过一系列的试验飞行。试飞员格罗法斯托夫在报告中指出，“如果在25.7到29% MAC的的C/G变化间能够对螺旋现象作出迅速调整，那么进入螺旋还是可以尽量避免或者有效改出的”。试飞中还发现，美军提供的螺旋改出操作建议在实际操纵中显得过于繁琐。
“眼镜王蛇”参战！
当苏军飞行员们用P-39战斗机在苏德战场上取得接连胜果的时候，美国的贝尔公司又在P-39之后又推出了P-39的重大改进型号——P-63“眼镜王蛇”。作为“空中飞蛇”的后继机，P-63很快投入了成批生产。可以说P-63战斗机主要是按租借协定为苏联制造的，该机在高空性能方面不如P-51“野马”和P-47“雷电”战斗机，然而人们认为在低空作战是良好的。