2月24日，俄羅斯突然對烏克蘭發起全面進攻。在俄軍快速向烏克蘭内陸地區推進的同時，烏克蘭方面卻傳出了非常戲劇性的消息——一架烏克蘭空軍的蘇-27戰鬥機被證明起飛後逃亡羅馬尼亞。
從後續曝出的照片來看，這架蘇-27挂載了兩枚R-73近距空空飛彈和六枚R-27中距空空飛彈，很顯然該機飛行員并非是在普通巡邏任務期間、或未獲得許可時冒然升空逃離，而是受命升空作戰後拒絕執行指令選擇避戰求生。這次絕對稱不上光彩的飛行，成為了開戰首日烏克蘭空軍給外界留下的最深刻的印象。
除此以外，烏克蘭空軍在俄軍開始進攻之後幾乎沒有活動。由于俄軍在第一時間對斯達科斯坦尼夫、敖德薩、瓦西裡基夫等烏空軍主要基地進行打擊，是以幾乎沒有烏空軍的飛機升空的記錄。烏克蘭官方證明24日晚有一架蘇-27遭到擊落，另有消息稱，一架烏克蘭空軍的米格-29升空并與俄羅斯空天軍的戰鬥機發生交火，一架安-26運輸機在基輔外圍墜毀，機上5人死亡。
目前唯一可确認的烏空軍戰績，是蘇-24、蘇-25對進攻安東諾夫機廠的俄軍進行了空中打擊。開戰第一天，烏克蘭空軍的表現可以用糟糕來評價，這其中固然有俄烏兩國軍力對比懸殊、以及俄軍進攻迅速壓縮了烏軍反應時間的因素，但主要問題應該還是出在烏克蘭空軍自身上。
烏克蘭空軍在從蘇聯空軍和防空軍中脫離獨立成軍之後，三十年來一直沒有“新鮮血液”，這導緻烏克蘭空軍在建立之初規模和技術水準位居世界前列，但目前已經衰退為一支水準極其有限的作戰力量。
按照國外研究者統計，戰前烏克蘭空軍的作戰飛機包括37架米格-29、12架蘇-24、17架蘇-25和32架蘇-27，運輸機包括22架安-26、1架安-70、7架伊爾-76，教練機為47架L-39，直升機為15架米-8。上述機型當中除了安-70是進入21世紀後生産服役以外，其餘都是蘇聯時代生産的老舊機型，到目前不但技術極端老化，而且機齡過長、部分飛機已經超期服役。
更嚴重的問題在于，烏克蘭空軍的作戰飛機為米高揚設計局（後改組為米格集團，現已并入俄羅斯聯合航空制造集團）和蘇霍伊設計局（後改組為蘇霍伊航空軍工技術聯合體，現已并入俄羅斯聯合航空制造集團）的産品，而且本土并沒有作戰飛機的生産廠，這導緻其維護保養非常困難。
2014年烏克蘭政變後俄烏交惡，烏克蘭方面失去了俄羅斯的原廠技術支援，其作戰飛機的維護保養變得更加困難，即便樂觀估計在缺乏技術支援長達八年之久後其妥善率也不可能達到50%。可以說，在長期缺乏有效的維護保養的情況下，烏克蘭空軍還能有作戰飛機在戰時起飛迎戰本身已經不易，要求其能夠與俄羅斯空天軍對抗、或執行打擊來襲的俄軍地面部隊的任務實在是勉為其難。
很明顯，即便沒有此次俄軍的進攻行動，烏克蘭空軍也基本沒有有效的作戰能力。考慮到第四代戰鬥機的精密程度，甚至可以說再過三五年之後烏克蘭空軍将面臨沒有任何能夠使用的作戰飛機、淪為隻能以教練機和運輸機維持活動的“存在型空軍”的風險，此次烏克蘭空軍遭受滅頂之災在一定程度上隻不過是加快了其衰敗的速度——這麼說或許顯得過于殘忍，然而對于2014年之後的烏克蘭政府來說，恢複因曆次與烏東部地方武裝沖突造成的損兵折将才是軍事力量發展的當務之急，陸軍的機械化裝備和補充人員訓練已經耗費掉了這個本就不富裕的國家大部分的軍費開支，給空軍換裝新裝備這種見效慢、耗費高的開支項目也就隻能緩緩了。
烏克蘭在戰前也并非沒有過挽救其空中作戰力量的努力。2018年，美國空軍的F-15戰鬥機赴烏克蘭進行通路和聯合訓練，次年烏克蘭空軍即派飛行員前往美國進行F-15的飛行訓練、并出台《空軍中期發展概念計劃》。按照《空軍中期發展概念計劃》的規劃，烏克蘭空軍應該于2025年前購入一個中隊的新型戰機并完成配套的人員訓練和基礎設施改造，到2030年要實作兩個戰鬥航空旅的換裝，到2035年完成四個戰鬥航空旅的換裝、完全替換掉老舊作戰飛機。當時外界普遍認為烏克蘭很可能采購二手的F-15戰鬥機取代現役作戰飛機，然而随後烏克蘭方面沒有任何下文。
而實際上，烏克蘭方面的計劃遠比采購二手戰鬥機更加激進，甚至可以說有些不切實際。被烏克蘭國防部列入發展計劃的機型包括F-15EX、F-16V、F/A-18E/F、JAS-39E/F、“陣風”，還打算與美國聯合生産F-35A。
而烏克蘭空軍方面則因為實際預算有限，甚至對價格相對便宜但幾乎沒有獲得可能的殲-10和FC-1都産生了興趣。然而，烏克蘭隻打算為此掏出86億美元，在作戰飛機價格水漲船高的當下這個資金規模能否實作多達至少100架戰機的換裝和配套項目費用，恐怕是個未知數。更要命的是，烏克蘭連這個資金規模都掏不出來——在法國向烏克蘭推銷“陣風”時，烏克蘭方面表示隻能首付15%的總采購費用，這種明顯打算“打白條”的生意能做成就怪了。
那麼此次俄羅斯的進攻行動結束之後，烏克蘭空軍是否能迎來新生？這個問題的答案恐怕難說樂觀。烏克蘭空軍在長期以來面臨的發展困境，根本原因在于烏克蘭十分别扭的地緣政治環境——被夾在俄羅斯同歐洲之間的烏克蘭自蘇聯解體後長期在“向左走還是向右走”的問題上反複橫跳，這導緻烏克蘭軍事力量的發展方略反複變化。
在針對對象不明、是積極防禦還是被動防禦這種基本問題上也沒有頭緒的情況下，烏克蘭空軍根本不可能有明确的發展計劃，這意味着其即便資金充裕也必然面臨發展計劃反複變更的局面。烏政府投入的财力物力嚴重不足，隻不過是放大了這個問題。
目前來看，如果未來烏克蘭空軍能夠重新成為一支有實際作戰能力的空中力量，唯一的可能是俄羅斯在軍事行動後扶植起能長期穩定執政的親俄勢力、并以烏克蘭作為俄羅斯盟友的國際政治定位來重新确認軍隊基本戰略和發展規劃。
如果這個情況在未來确實成形，烏克蘭空軍将很有可能快速恢複元氣——俄羅斯目前有大量封存的戰術作戰飛機，這些飛機雖然技術水準不比烏克蘭空軍的主力機型更先進，但狀态不錯、并且能獲得生産廠家的技術支援，而且完全符合烏克蘭空軍長期以來的裝備體系。
而如果俄羅斯發起進攻行動的目的在軍事方面隻是“烏克蘭非軍事化”、并不打算重建烏克蘭的軍事力量，烏克蘭空軍的前途命運将岌岌可危。維系烏克蘭空軍存在最可能的物質基礎，或許是經常被忽視的L-39教練機——這種性能目前來看已經落後的進階教練機雖然十分老舊，但性能可靠、易于維護，且烏克蘭空軍中裝備數量比較可觀，戰後仍有部分維持飛行能力非常有可能。這一點上，阿富汗塔利班當局的做法可作範例——阿富汗早在親蘇政權尚未被推翻前就引進了L-39，在經曆長期缺乏維護的高強度使用、以及戰亂造成的損失後本來已經損失殆盡、僅剩下的幾架也難以堪用。但塔利班重掌政權後，由于維修得當竟然恢複了L-39的使用，目前仍然有三架具有飛行能力。對一度輝煌的烏克蘭空軍來說，以幾架教練機維持存續當然堪稱顔面掃地，然而在事關存亡的情況下，恐怕這才是未來唯一适合烏克蘭空軍的選擇。