Trzy lata po zakończeniu konfliktu chińsko-indyjskiej, w 1965 roku wybuchła druga wojna z Pakistanem, znana jako druga wojna o Kaszmir. Po raz pierwszy IAF, zamiast skupiać się na wsparciu wojsk lądowych, przeprowadzał niezależne naloty na tereny pakistańskie, narażając się przy tym na ogień przeciwlotniczy. W trakcie całego konfliktu Pakistańskie Siły Powietrzne cieszyły się jakościową przewagą nad bardziej licznymi IAF, Pakistańczycy wykorzystywali głównie amerykańskie North American F-86 Sabre, ale dysponowali też eskadrą naddźwiękowych F-104A, a ich piloci byli lepiej wyszkoleni. Chociaż od 1963 Hindusi posiadali już 10 MiG-21F-13 i 2 MiG-21PF, to ich liczba i niska gotowość operacyjna nie były zagrożeniem dla Pakistańczyków. Pomimo tego IAF był w stanie zapobiec uzyskaniu przez PAF przewagi w powietrzu w strefie konfliktu. W walce powietrznej ciężar przeciwstawienia się F-86 wzięły na siebie myśliwce Hawker Hunter i Folland Gnat. Pakistan zgłosił zniszczenie 113 samolotów IAF, w porównaniu do 73 samolotów straconych przez PAF. Ponad 60% strat IAF miała miejsce w czasie walk nad Kalaikunda i Pathanknot, gdzie większość samolotów została zniszczona na ziemi.