В марте 1942 года французский национальный освободительный комитет «Сражающаяся Франция» обратился к властям Советского Союза с предложением направить в СССР группу французских лётчиков и авиационных механиков для участия в боевых действиях против Германии. 25 ноября 1942 года было подписано советско-французское соглашение о формировании на территории СССР французской авиационной эскадрильи. Эскадрилья была сформирована 4 декабря в Иванове. По желанию личного состава военному соединению было присвоено наименование «Нормандия».

За время боевых действий на советско-германском фронте Второй мировой войны лётчики полка совершили 5240 боевых вылетов, провели около 900 воздушных боёв, одержали 273 подтверждённых победы, 36 неподтверждённых, и повредили более 80 немецких самолётов. Потери за время ведения боевых действий составили 42 лётчика. Всего за время ведения боевых действий через эскадрилью прошло 96 человек боевого личного состава.

20 июня 1945 года французские лётчики на 41 боевом самолёте Як-3, переданных Советским Союзом в дар Франции, вылетели на родину. Во Франции истребители Як-3  стояли на вооружении до 1956 года. «Нормандия-Неман» эксплуатировала их до 1947 года, когда была перевооружена британскими «Москито».

В составе ВВС Франции и России до 2000-х годов существовали военно-авиационные подразделения, носящие имя «Нормандия-Неман». Французская истребительная группа 2/6 (GC II/6) базировалась в городе Кольмар, российский 18-й гвардейский штурмовой авиаполк — в городе Галёнки, находящемся в Приморском крае (аэродром Галёнки).

Истребительная группа «Нормандия-Неман» участвовала в колониальной войне в Индокитае (1946—1954), а также в военной операции НАТО против Югославии (1999). 3 июля 2009 года она была официально расформирована. Часть самолётов и пилотов, а также флаг полка были присоединены к базе в Реймсе (Шампань)