II wojna światowa W agresji Niemiec na Polskę dowodził wydzieloną grupą lotniczą, której zadaniem było wspieranie natarcia niemieckiej 10 Armii na Warszawę. Zdaniem części publicystów na bezpośredni rozkaz Richthofena został 1 września 1939 wykonany nalot na Wieluń. Richthofen na pokładzie lekkiego samolotu Fi 156 poleciał nad linię frontu, chcąc obejrzeć skutki nalotów przeprowadzonych przez jego bombowce, ale jego samolot został ostrzelany przez polskich żołnierzy i z trudem zdołał wylądować.
Podczas kampanii wrześniowej bombowce Richthofena z dużą skutecznością wspierały natarcie niemieckiej armii, niszcząc polskie umocnienia oraz atakując kolumny wojsk i uchodźców. Dowodzone przezeń formacje lotnicze znacznie przyczyniły się do niemieckich sukcesów w bitwach pod Radomiem i nad Bzurą. To właśnie jednostka Richthofena dokonała nalotu dywanowego na Warszawę 25 września 1939.
Po zwycięstwie nad Polską Richthofen objął dowodzenie VIII Korpusu Lotniczego. Dowodził nim w trakcie kampanii na zachodzie w 1940 roku, wspierając armie Walthera von Reichenaua w Belgii i Paula von Kleista we Francji. Bombowce Richthofena brały m.in.