W kampanii wrześniowej 1939 dowodził IV dywizjonem myśliwskim w ramach Brygady Pościgowej. W rejonie Warszawy zestrzelił na pewno 2 samoloty nieprzyjaciela (He 111 i Ju 87). 17 września w związku z rozkazem ewakuacji do Rumunii wyznaczył młodych pilotów do przeprowadzenia samolotów na rumuńskie lotnisko, sam zaś wyruszył rzutem kołowym, który odjechał z lotniska tuż przed nadejściem oddziałów Armii Czerwonej.
Następnie przez Bałczik i Bejrut przedostał się do Marsylii. Na miejscu trafił do Centrum Wyszkolenia Lotnictwa w Lyon-Bron. Po odbytym przeszkoleniu na francuskich samolotach, w marcu 1940 został mianowany dowódcą eskadry w 1/145 Polskim Dywizjonie Myśliwskim Warszawskim. Następnie objął dowództwo utworzonego w dniu 31 maja 1940 XI Klucza Kominowego „Kow” broniącego La Rochelle (ELD/La Rochelle). W skład tego klucza wchodzili: ppor. Tadeusz Szumowski, ppor. Włodzimierz Klawe, ppor. Janusz Marciniak, sierż. Władysław Kiedrzyński oraz kpr. Stanisław Widlarz. Dowodzeni przez Kowalczyka piloci otrzymali cztery samoloty Bloch MB-151 i Bloch MB-152. 19 czerwca 1940 r. Kowalczyk wydał swoim podopiecznym rozkaz opuszczenia lotniska i zaokrętowania się na statek "Alderpool".