W początkowych założeniach niemieckiego dowództwa bitwa powietrzna miała stanowić wstęp do operacji „Lew morski”, czyli inwazji na Wyspy Brytyjskie, do czego niezbędne było uzyskanie przewagi w powietrzu i na morzu. Luftwaffe miała rozbić brytyjskie siły lotnicze oraz zniszczyć ich naziemną infrastrukturę, a także uniemożliwić brytyjskiej marynarce wojennej operowanie na kanale La Manche. Osiągnięcie sukcesu pozwoliłoby na wprowadzenie do boju niemieckich jednostek spadochronowych i równoczesne dokonanie desantu drogą morską.
Początkowo ataki niemieckie skupiły się na rejonie kanału La Manche – bombardowano brytyjskie porty, atakowano konwoje morskie i osłaniające je samoloty. Wkrótce jednak ciężar walk przeniósł się nad Wielką Brytanię – niemieckie dywizjony bombowe atakowały lotniska Royal Air Force, a silna ochrona myśliwców wiązała w walkach angielskie siły lotnicze.
Ciężkie naloty coraz częściej spotykały także miasta, w których położone były strategiczne zakłady przemysłowe (Norwich, Liverpool, Birmingham, Rochester). Luftwaffe atakowała w dzień i w nocy, a liczba lotów bojowych pilotów RAF rosła od 400 na dobę do 700, a w niektórych dniach sięgała nawet tysiąca.
Największym problemem Brytyjczyków był brak pilotów. Przemysł zbrojeniowy mógł szybko dostarczyć nowe samoloty, ale strat w ludziach – wyszkolonych i doświadczonych pilotów myśliwskich – nie można było szybko uzupełnić. Dowództwo Royal Air Force zdecydowało więc o włączeniu do walki pilotów wojsk sojuszniczych – utworzono nowe dywizjony myśliwskie: polskie (302, 303), czeski (310) i kanadyjski oraz dywizjony bombowe (w bitwie o Anglię walczyły dwa polskie dywizjony bombowe: 300 i 301). Jednostki te weszły do walki w najcięższym jej okresie – w drugiej połowie sierpnia, gdy przewaga Luftwaffe była największa – i poważnie odciążyły lotnictwo brytyjskie.
W początku września taktyka niemiecka uległa zmianie – o ile do tej pory Luftwaffe atakowała głównie cele militarne i przemysłowe, o tyle teraz głównym celem niemieckiego lotnictwa stały się angielskie miasta. Hitler straciwszy nadzieję na szybkie dokonanie inwazji na Wyspy, próbował wymusić na Wielkiej Brytanii zawarcie pokoju, a co za tym idzie wycofanie się Zjednoczonego Królestwa z wojny. Bombardowania przybrały na sile, 7 września Londyn bombardowało ponad 900 samolotów Luftwaffe, w ciągu pierwszego tygodnia niemieckich ataków zginęło ponad 2000 mieszkańców brytyjskiej stolicy.
Za przełomowy moment lotniczej bitwy o Anglię uważa się 15 września 1940 r. – od godzin porannych na Anglię sunęły niemieckie naloty, samoloty RAF przerywały walkę tylko na czas tankowania paliwa, w boju brały udział wszystkie dywizjony RAF, w tym dywizjony polskie. Straty niemieckie były poważne – stracili ponad 60 maszyn, zginęło ponad 80 lotników, wielu zostało rannych lub dostało się do niewoli.
– wspominał Witold Urbanowicz, ówczesny dowódca polskiego Dywizjonu 303.
Od tego momentu aktywność Luftwaffe zaczęła stopniowo maleć: bombardowań dokonywano głównie w nocy, zaprzestano ataków z użyciem wielkich formacji, coraz częściej zdarzały się dni, w których żaden niemiecki samolot nie pojawiał się nad Londynem.
Ostatnim akordem bitwy o Anglię były dwa naloty na Londyn: 6 i 8 października, ale poza zniszczeniami materialnymi w stolicy także one nie przyniosły żadnych efektów politycznych ani militarnych.
Potęga przemysłowa Anglii nie została złamana, RAF odzyskał przewagę w powietrzu, a Wielka Brytania nie miała najmniejszego zamiaru wycofywać się z wojny lub choćby podejmować rozmów dyplomatycznych na temat ewentualnego pokoju z Niemcami. Choć Luftwaffe nie zaprzestała bombardowań angielskich miast i zakładów przemysłowych, nie przybierały one już formy tak zorganizowanej i odbywały się zdecydowanie rzadziej.
W ciągu trzech miesięcy najostrzejszych walk lotniczych nad Wielką Brytanią i kanałem La Manche lotnictwo niemieckie straciło 1733 samoloty i ponad 2500 lotników (poległych i wziętych do niewoli). Ponad 650 maszyn uległo poważnym uszkodzeniom, a niemal 1000 pilotów odniosło rany. Straty wynosiły ponad połowę stanu maszyn niemieckiego lotnictwa wojskowego sprzed rozpoczęcia kampanii.
RAF stracił 1087 samolotów (450 zostało poważnie uszkodzonych) oraz 544 pilotów.
W lotniczej bitwie o Anglię wzięło udział 144 polskich pilotów, walczących zarówno w polskich dywizjonach myśliwskich i bombowych, jak i w jednostkach brytyjskich – 29 z nich poległo w czasie walk. Między lipcem a październikiem 1940 r. polscy lotnicy zestrzelili 170 samolotów przeciwnika, a 36 poważnie uszkodzili.
