1942년 2월 7일에 트럭 환초에 도착한 다카오 해군항공대가 일부 전력을 차출하여 지토세 해군항공대의 분견대와 합쳐서 2월 10일에 제4항공대를 창설하였다.[3] 2월 14일, 전대 사령부가 라바울에 도착하였다. 라바울에 주둔하면서 주변 해역에서 초계 임무를 수행하던 전대는 2월 19일에 불가빌에서 항공모함 렉싱턴 (CV-2)과 요크타운 (CV-5)을 중심으로 편성된 미국 해군의 태스크포스 11를 찾아내였고, 제4함대사령관 이노우에 시게요시 중장의 항공공격 명령에 따라 제4항공대를 출전시켰다.
4월 1일, 라바울 방면을 맡을 제25항공전대가 창설되었다. 마셜 제도 방면 기지항공부대로 지정된 제24항공전대를 대신하여 서방 공습 임무를 넘겨받았다.[4] 요코하마 해군항공대, 제4항공대는 제25항공전대로 전속하고, 잴루잇 환초[fn 1]의 이미에지 기지에서 제14항공대가 제24항공전대로 전속하였다.[5]
11월 1일, 부대가 재편성되었다. 지토세 해군항공대는 제703해군항공대, 제1해군항공대는 제752해군항공대, 제14항공대는 제802해군항공대로 개명되었는데, 그중에서 제802해군항공대는 곧바로 제11항공함대로 전속하였다. 그리고 모든 육상공격대의 내지귀환명령이 11월 16일에 떨어지자, 제703해군항공대는 기사라즈 비행장으로 귀환하였는데, 교대전력이 없었던 예하의 96식 함상전투기대는 마셜 제도에 남겨졌다. 12월 1일에 제703해군항공대의 전투기대는 제752해군항공대의 전투기대와 합쳐져 제201해군항공대로 분리되었다.
3월 15일, 제201해군항공대가 0식 함상전투기로 기종 전환을 위해 기사라즈 비행장으로 귀환하였다.
12월 1일, 모바라 비행장의 제552해군항공대가 제24항공전대에 전속하였다.
1943년
1943년 5월 18일, 제12항공함대로 전속하였다. 그리고 기사라즈 비행장에서 기종 전환 중이던 제201해군항공대가 재차 제24항공전대로 전속하였는데, 두달 뒤 제201해군항공대에 라바울로의 급속진출 명령이 7월 1일에 떨어졌고, 7월 15일에 제11항공함대의 제21항공전대로 넘어갔다.
마지막으로 콰잘레인 전투에 참전하였는데, 1944년 2월 6일 로트에서 전대장인 야마다 미치유키 소장이 전사하고, 부대는 괴멸에 가깝게 피해를 입었다. 전멸하지 않았으나, 전대장과 사령부 간부들이 대부분이 전사하는 바람에 부대가 제대로 돌아가지 않았고 제24항공전대와 제531해군항공대는 20일에 해체되었다. 야마다 미치유키 소장은 사후 중장으로 승진처리되었으나, 이러한 사실은 부대가 해체될 때까지 부대원에게 알려지지 않았다.
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