Развитие средств воздушного нападения вызвало необходимость создания специальных средств борьбы с ними, разработки мер воздушной обороны для прикрытия войск и объектов тыла.

К началу 1914 года в России была сконструирована первая 76-мм противосамолетная пушка (конструктор Лендер), досягаемость, по высоте которой составляла 5 000 метров. Для стрельбы по самолётам – также использовались пушки образца 1900 года, (1902 года) с приспособлениями позволяющими придавать стволу углы возвышения 50-60 градусов и поворачивать вкруговую.

В 1914 году были созданы первые противосамолётные батареи. Эффективность стрельбы из зенитных пушек возрастала, но не удовлетворяла требованиям надежной обороны объектов. Расход снарядов на 1 сбитый самолёт составлял в 1916 году – 9 500, а в 1918 году - 3 000 снарядов.

Для обнаружения авиации противника и предупреждения гражданского населения о военной опасности была организована служба воздушного наблюдения, оповещения и связи (ВНОС). Наблюдатели на постах обнаруживали средства воздушного нападения визуально и на слух. Сведения о приближении и направлении полета самолётов передавались по телефону и телеграфу на КП противосамолётной артиллерии и истребительной авиации (ИА).

В 1916 году в качестве средств воздушной обороны стали применяться аэростаты воздушного заграждения, для защиты крупных населенных пунктов. В годы первой мировой войны впервые в военной практике сложились принципы ПВО объектов страны и войск, были выработаны приемы и способы борьбы с воздушным противником.

В 1917 году перед Советской Республикой встала задача обеспечить надежную защиту городов, войск от нападения с воздуха.

В октябре 1917 года на Путиловском заводе, в Петрограде, был построен первый бронепоезд, снаряженный пушками для стрельбы по самолётам. К весне 1918 года в Красной Армии было около 200 зенитных артиллерийских батарей и 12 истребительных авиаотрядов.

Стройной структуры ПВО не было. И в мае 1918 года было создано «Управление заведующего формированием зенитных батарей», что положило начало централизованному руководству формированием частей зенитной артиллерии.

В годы гражданской войны была организована визуальная оборона Петрограда и Москвы. Все пункты воздушной обороны имели в своем составе подразделения ИА, зенитной и полевой артиллерии, аэростатов заграждения и ВНОС.

В межвоенные годы для СССР остро встала проблема оснащения войск вооружением и военной техникой. Начало решения этих проблем было положено в годы военной реформы (1924 – 1925 гг.) В 1924 году в Ленинграде руководством артиллерии принята программа совершенствования зенитной артиллерии (ЗА) – увеличению досягаемости зенитных пушек по высоте и дальности, повышению их эффективности и скорости, улучшению автоматизации управления огнем. Продолжались работы с целью выявления наиболее выгодных калибров зенитных орудий, стали создаваться новые зенитные орудия малого и крупного калибров.

В 30-е годы войска ПВО стали оснащаться новой боевой техникой. На вооружение ЗА поступают новые образцы зенитных пушек: 7,62-мм образца 1931 и 1938 гг.; 85-мм и автоматическая 37-мм образца 1939 года.

В 1929 – 1930 гг. был создан прибор управления огнем (ПУАЗО-1), данные с которого передавались на орудия голосом или по телефону, но вскоре была разработана система синхронной передачи данных для стрельбы. В 1935 году войска стали оснащаться приборами ПУАЗО-2, а в 1939 году – ПУАЗО-3.

Истребительная авиация начинает оснащаться более современными истребителями: И-15, И-16, И-153, а с 1940 года Як-1, МиГ-3, ЛаГГ-3, которые по своим летательным характеристикам превосходили самолеты передовых капиталистических стран.

Служба ВНОС в 1939 году получает первые отечественные радиолокационные станции обнаружения: РУС-1, а в 1940 году РУС-2.

С 1934 по 1939 года количество зенитных орудий увеличилось в три раза, а истребителей в 1.5 раз.

В межвоенные годы шло совершенствование организационных форм и структуры управления войсками ПВО. В 1924 году в Ленинграде был сформирован первый полк ЗА, а в 1927 году – первая зенитная артиллерийская бригада. В 1927 году в штабе РККА создается отдел , а в 1930 году – Управление , ведавшее вопросами ПВО.

В 1934 году Управление ПВО РККА возглавлял командарм 1-го ранга С.Каменев, а в 1936 году – командарм 2-го ранга А.Седякин.

В 1932 году создаются первые зенитные артиллерийские дивизии.

В 1937 году для ПВО важных промышленных и административных центров страны (Москва, Ленинград, Баку) были сформированы корпуса ПВО.

Крупным недостатком в организационной структуре ПВО являлось отсутствие в их составе истребительной авиации, которая находилась в подчинении командования ВВС.

В феврале 1941 года вся приграничная территория страны была разделена на зоны ПВО (по числу военных округов).

С 4 июня 1940 года Управление ПВО возглавляет генерал-майор Королев М.Ф.

С 21 ноября 1940 полковник Прозоров А.Г., с 18 декабря генерал-лейтенант Козлов Д.И.

В декабре 1940 года Управление ПВО РККА преобразуется в Главное управление Красной Армии. 14 января 1941 года начальником ГУ ПВО РККА становится генерал-полковник Штерн Г.М. 8 июня 1941 года Штерн арестован по "делу авиаторов".

С 14 июня 1941 года Главное управление ПВО возглавлял генерал-полковник М.Воронов, а начальником штаба был назначен генерал-майор Нагорный.

В межвоенные годы произошли значительные количественные и качественные изменения в составе и предназначении ПВО. Вместо разрозненных подразделений воздушной обороны были созданы соединения и корпуса ПВО, созданы первые оперативные формирования – зоны ПВО, что было новым в то время в мировой военной науке и практике. Но на ряду с этим в системе ПВО страны к началу ВОВ не были завершены многие мероприятия по совершенствованию организационной структуры и перевооружению войск; укомплектованность частей не соответствовала требованиям постоянной боевой готовности. Продолжалась частая и не всегда обоснованная смена командного состава в Главном управлении ПВО, соединениях и частях. Эти и другие недостатки отрицательно на выполнении войсками ПВО боевых задач в первые часы, дни и месяцы ВОВ.

ПВО в годы ВОВ подверглась самой суровой проверке на пригодность ее в решении возложенных задач по защите государства.

Война застала войска ПВО в период их перевооружения. В зенитной артиллерии еще мало было новых 37-мм автоматических и 85-мм зенитных пушек. В войсках было недостаточно высокоскоростных истребителей ЯК-1 и МИГ-3, 46% самолетного парка составляли устаревшие самолеты. Ускоренными темпами стали предприниматься меры по оснащению войск новой техникой.

В июле 1941 года Государственный комитет обороны принимает ряд мер по усилению прикрытия Москвы и Ленинграда, Ярославского и Горьковского промышленных районов, по защите стратегических мостов через Волгу. С этой целью было ускорено формирование частей ИА, ЗА, зенитных пулеметных и прожекторных частей.

Классическим примером организации ПВО крупного политического и промышленного центра являлась ПВО Москвы. Такой мощной ПВО на протяжении всей Второй мировой войны не имела ни одна столица капиталистического государства. Она осуществлялась Первым корпусом ПВО и 6-м истребительным авиационным корпусом ПВО. В составе этих соединений к началу массированных налетов фашистской авиации имелось свыше 600 истребителей, более 1000 орудий среднего и малого калибров, около 350 пулеметов, 124 поста аэростатов воздушного заграждения, 612 постов ВНОС, 600 зенитных прожекторов. Наличие таких крупных сил, умелая организация управления сорвала попытки противника нанести массированные удары с воздуха. Всего прорвалось к городу 2,6% от общего количества самолетов. Войска ПВО, оборонявшие Москву, уничтожили 738 вражеских самолетов. Кроме того, 6 истребительный авиационный корпус нанося штурмовые удары, уничтожил 567 самолетов на аэродромах противника. В целом Войска ПВО уничтожили 1305 самолетов, в боях с наземным противником было уничтожено 450 танков и 5000 машин.

9 ноября 1941 года была введена должность Командующего Войсками ПВО территории страны и на нее, был назначен генерал-майор Громадин.

Для улучшения взаимодействия сил и средств ПВО в январе 1942 года командованию ПВО была подчинена истребительная авиация.

В апреле 1942 года образован Московский фронт ПВО, а в Ленинграде и Баку созданы армии ПВО. Появились первые оперативные объединения Войск ПВО.

В июне 1943 года Управление командующего Войсками ПВО территории страны было расформировано. После проведенных реорганизаций к апрелю 1944 года были созданы Западный и Восточный фронты, а также Закавказская зона ПВО, которые в этом же году были реорганизованы в Северный, Южный и Закавказский фронты ПВО. Войска ПВО, защищавшие Москву, были реорганизованы в Особую Московскую Армию ПВО. На дальнем востоке в марте 1945 года были созданы три армии ПВО: Приморская, Приамурская, Забайкальская.

В ходе войны организационно оформились как рода войск ПВО зенитная артиллерия и истребительная авиация.

В годы ВОВ Войска ПВО успешно справились со своими задачами. Они обеспечили оборону промышленности и коммуникации, допуская прорыв к объектам лишь отдельные самолеты, в следствие чего имели место кратковременные остановки предприятий и нарушения в движении поездов на отдельных участках железных дорог. Выполняя свои задачи, Войска ПВО территории страны уничтожили 7313 самолетов немецко-фашистской авиации, из которых 4168 силами ИА и 3145 зенитной артиллерии, пулеметным огнем и аэростатами заграждения.

Свыше 80.000 солдат, сержантов, офицеров и генералов Войск ПВО были награждены орденами и медалями, а 92 воина удостоены высокого звания Героя Советского Союза и 1 - дважды. За успешные боевые действия 11 соединений и частей Войск ПВО были удостоены почетных наименовании и 29 звания гвардейских.