空军（主要指俄驻叙航空兵部队）。为实施作战，俄在叙投入空军混合编队。最初，根据卫星图片可辨识出12架苏-24M前线轰炸机与强击机苏-25CM、6架苏-34战斗轰炸机、4架苏-30CM战斗机以及若干架米-24、米-8直升机。2015年11月17日，俄国防部发布有关25架远程航空兵飞机、8架苏-34和4架苏-24战斗轰炸机入叙作战的消息。
2015年11月20日，俄方宣布由69架飞机组成的航空兵部队加入战斗。2016年3月15日，俄航空兵主力（苏-24、苏-25、苏-34、米-24、米-35）开始从叙利亚撤出，但位于塔尔图斯的赫梅米姆空军基地仍继续执行任务。同时，俄军将新型武装直升机米-28H与卡-52投送至叙利亚。除驻叙前线部队外，俄空军远程航空兵飞机图-160、图-95MC、图-22M3也从本土和伊朗哈马丹空军基地出发，多次前往叙利亚参战。
截至2017年4月，已有84%的俄空军飞行员赴叙参战，俄航空兵共完成2.3万余次战斗出动，实施了大约7.7万次攻击行动，共摧毁敌方725个训练营、405个生产弹药的工厂与作坊、1500辆军事技术装备、3.5万名敌军，其中包括204名敌方指挥官。另据报道，2017年5月，半数俄航空兵集群从赫梅米姆基地返回俄罗斯。
