Новое направление в военно-воздушных силах РККА было подчинено напрямую Ставке Верховного главнокомандования (СВГ). Этим же постановлением была определена его структура, состав соединений, регламент работы штаба и служб, организация тыла.
Командующим АДД был назначен генерал-майор авиации Александр Голованов.
Затем специальным приказом НКО от 16 марта для укомплектования АДД были переданы восемь авиадивизий ДВА. Они состояли из тяжелых и дальних бомбардировщиков, размещенных на нескольких аэродромах с твердым покрытием. Крупнейшими из них были Монино и Кратово. На момент создания АДД в ней числились 341 самолет и 367 экипажей.
Помимо бомбардировочных дивизий, в АДД вошла и 1-я транспортная авиадивизия дальнего действия. Также группировка была дополнена 746-м отдельным авиаполком дальнего действия (самолеты ТБ-7), 747-м отдельным авиаполком дальнего действия (самолеты Ер-2) и 27-ой запасной авиадивизией.
Характерно, что около половины воздушных кораблей, включенных в состав АДД, уже выработали свой моторесурс и нуждались в замене двигателей. Их меняли в рабочем порядке, по мере поступления с заводов. В это время все исправные самолеты использовались по назначению.
Кроме того, только в течение 1942 года оборонная промышленность поставила АДД около 630 бомбардировщиков, в основном новых марок. В их числе - Ил-4, Ер-2 и Пе-8. Параллельно с прикрепленных к АДД авиазаводов была налажена поставка запчастей, двигателей, навигационных и прочих приборов, а также вооружения и авиабомб.
Пиковое количество самолетного парка АДД в период Великой Отечественной войны составляло 3000. А количество бомбардировщиков доходило до 1800.
В 1942-1943 годах рейды дальней авиации в основном были нацелены на объекты на Балканах (Румыния и Болгария), а также некоторые территории Центральной Европы, главным образом - транспортные узлы Венгрии. С продвижением фронтов на запад бомбардировки переместились также на объекты в Польше и Германии.
В сентябре 1944 года АДД снова была возвращена в состав ВВС РККА. Там она получила наименование 18-й воздушной армии.
В годы войны силами АДД было выполнено около 194 тысяч самолето-вылетов. За выполнение ответственных заданий, героизм и мужество 273 летчиков и штурманов дальней авиации были удостоены звания Героя Советского Союза.
По окончании Второй мировой войны эта часть воздушных сил вновь была подвергнута реорганизации: 18-я воздушная армия постановлением Совмина СССР от 5 апреля 1946 года была переименована в дальнюю авиацию вооруженных сил СССР (ДА ВС СССР) с выведением из состава ВВС.