До 1940 г. советская авиапромышленность практически не занималась выпуском специальных истребителей-перехватчиков. Поэтому на вооружении полков, предназначенных для ПВО, стояли самые разные типы самолетов. Основную массу (66%) составляли И-16 самых разных модификаций, от прошедших несколько капитальных ремонтов типов 4 и 5, выпущенных на Горько веком авиазаводе еще в 1935—1936 гг., идо последней серии – тип 29. Эти истребители, имевшие разные моторы и множество всевозможных вариаций вооружения, могли летать со скоростью не более 400– 430 км/ч на высотах до 9500 м, хотя последнее во многом представлялось проблематичным из-за отсутствия закрытой кабины. Теоретически И-16 мог бороться с бомбардировщиками, но перехват был задачей весьма трудной для его пилота.
Второе место занимали бипланы И-153 «Чайка». Они поступили на вооружение во второй половине 30-х гг. и активно использовались в конфликтах на озере Хасан и Халхин-Голе, в войне с Финляндией. Истребитель развивал скорость до 400 км/час и был вооружен четырьмя пулеметами ШКАС, мягко говоря, не отличавшимися высокой надежностью. При номинальной высоте полета до 10 600 м пилоты «Чаек» фактически не поднимались выше четырех-пяти километров из-за открытой кабины.
Более современные истребители Як-1 и МиГ-1 составляли около 9% парка. Последний специально разрабатывался как высотный перехватчик, способный подниматься на высоту до 12 км. Вскоре его сменила более известная модификация – МиГ-3. Мотор мощностью 1200 л.с. позволял самолету разгоняться до 640 км/ч при крейсерской скорости 500 км/ч. Истребитель был вооружен одним 12,7-мм и двумя 7,62-мм пулеметами и обладал рекордным по тем временам радиусом действия – 600 км от аэродрома. Все эти характеристики сделали МиГ первым настоящим истребителем ПВО. Хотя качество выпускавшихся самолетов оставляло желать лучшего (в частности, было зафиксировано много случаев преждевременного выхода из строя моторов, вооружения, самовозгорания в воздухе), у пилотов, летавших на них, были самые благоприятные возможности для перехвата, как двухмоторных бомбардировщиков, так и самолетов-разведчиков.
В некоторых частях еще имелись старые бипланы И-15, составлявшие около 1 % парка. Этот самолет мог развивать максимальную скорость не более 350 км/ч и был не в состоянии догнать ни один немецкий бомбардировщик. Поэтому использовать его можно было лишь в качестве связного самолета.
Уже перед самым началом войны в войска ПВО начали поступать и первые новые истребители ЛаГГ-3. Их производство после долгих проволочек было начато на Горьковском авиазаводе № 21 в январе 1941 г. Из-за сложности перехода с дюралюминиевого И-16 на деревянный ЛаГГ производственные планы первых месяцев не выполнялись, в итоге до начала лета удалось выпустить лишь 130 самолетов. Кроме того, первые истребители имели огромное количество дефектов: крайне ненадежная работа шасси, самопроизвольная раскрутка винта при пикировании, плохое крепление фонаря кабины и т.п.
Большинство новых самолетов в 1941 г. поступили в 6-й истребительный авиакорпус (ИАК) ПВО, прикрывавший Москву. Здесь они составляли почти половину парка. В течение года намечалось сформировать новые авиаполки, причем половину из них вооружить истребителями новых типов. Однако очередные грандиозные планы военного руководства по разным причинам оказались невыполненными, и к июню удалось сформировать лишь19 полков. При этом новую матчасть, полученную частями ПВО, к началу войны летчики только начали изучать. К 1 мая на самолетах МиГ-3 было обучено около 80%, а на новом самолете ЛаГГ-3 – 32% от общего количества летчиков, подлежащих переучиванию.
Базирование частей истребительной авиации, выделенных для ПВО, к началу войны было весьма своеобразным. В районе Москвы находились 11 авиаполков, в районе Ленинграда и Баку – по девять, в районе Киева – четыре. Ригу, Минск, Одессу, Кривой Рог и Тбилиси прикрывали по одному ИАП. В восточных районах СССР находилось всего два истребительных полка ПВО. Был налицо заметный перекос в сторону прикрытия центральных районов, которые никак не могли быть атакованы в первые дни войны. Командование Красной Армии в основном было обеспокоено только надежным прикрытием столицы, а также Ленинграда и Баку. Видимо, считалось, что защищать от налетов приграничные районы должны армейские авиачасти, расположенные в приграничных округах.
Помимо активных средств борьбы, на вооружении частей ПВО состояли и пассивные средства, имевшие относительную боевую ценность. По мнению энтузиастов этого рода войск, аэростаты заграждения (A3) дополнительно усиливали противовоздушную оборону. В воздухе они создавали тросовое заграждение и препятствовали свободному пролету бомбардировщиков над целью. Последние должны были подниматься выше аэростатов, что, естественно, могло снизить точность попаданий.