В июне 1936 года после гибели в авиакатастрофе генерала В. Вефера назначен начальником Военно-воздушного управления министерства авиации, которое в том же году было преобразовано в Генеральный штаб люфтваффе (ОКЛ), а Кессельринг стал его первым начальником. Принимал самое активное участие в создании и подготовке к боевым действиям легиона «Кондор» — авиационного соединения германских ВВС, направленного Гитлером на помощь Ф. Франко во время гражданской войны в Испании 1936—1939 годов, генерал-лейтенант (1937). Из-за разногласий со статс-секретарем министерства авиации (1-й заместитель министра Г. Геринга) генералом Э. Мильхом Кессельринг подал в отставку (1937). Однако Геринг ее не принял и перевел Кессельринга на должность командующего 4-м авиационным округом (Дрезден).
После создания в начале 1938 года авиационных командований назначен командующим 1-й группы ВВС «Восток» (Берлин), генерал авиации. В феврале 1939 года на базе этой группы был развернут 1-й воздушный флот, командование которым возглавил Кессельринг.
Участвовал в Польской кампании 1939 года. Во время войны с Польшей 1-й воздушный флот поддерживал с воздуха группу армий «Север» (генерал-полковник Ф. фон Бок). 27 сентября 1939 года авиация Кессельринга (около 1200 самолетов) произвела варварскую бомбардировку Варшавы, в результате чего польская столица подверглась большим разрушениям, сопровождаемыми многочисленными жертвами среди гражданского населения. За Польскую кампанию Кессельринг был произведен в генерал-полковники и награжден Рыцарским крестом.
10 января 1940 года Гитлер назначил Кессельринга командующим 2-м воздушным флотом на Западном фронте. В ходе Французской кампании 1940 года авиация Кессельринга поддерживала войска группы армий «Б» (Бок). 14 мая 1940 года она подвергла варварской бомбардировке голландский город Роттердам, в результате которой его центральная историческая часть была превращена в руины. Этот воздушный налет был произведен, несмотря на то, что Голландия уже заявила о своем намерении капитулировать. Геринг и Кессельринг знали об этом, но ранее отданный приказ о бомбардировке Роттердама не отменили. За Французскую кампанию Кессельринг был произведен в генерал-фельдмаршалы (19 июля 1940 года) и награжден дубовыми листьями к Рыцарскому кресту.
После разгрома Франции началась «битва за Англию», в которой Кессельринг принял самое деятельное участие. С 19 августа 1940 года он возглавил действия всей немецко-фашистской авиации, задействованной в этой битве. Под его руководством действия люфтваффе резко активизировались, напряженность борьбы в воздухе возросла. С 7 сентября начались регулярные массированные воздушные налеты на Лондон. 15 ноября в результате одного из таких налетов был стерт с лица земли английский город Ковентри. Но в конце концов «битву за Англию», продолжавшуюся 9 месяцев, германские ВВС проиграли, понеся при этом тяжелые потери. Воздушный налет 11 мая 1941 года на Лондон был завершающим аккордом этой битвы.
В мае 1941 года 2-й воздушный флот был перебазирован на Восток. По своему составу он являлся самой мощной группировкой люфтваффе, включавшей более половины всех сил немецко-фашистских ВВС.
С началом войны против Советского Союза авиация Кессельринга получила задачу поддерживать наступление группы армий «Центр» (генерал-фельдмаршал Ф. фон Бок). В первый же день войны ей удалось уничтожить большую часть авиации советского Западного фронта, главным образом на аэродромах.
Во время летне-осенней кампании 1941 года в России авиация 2-го воздушного флота по приказу Кессельринга разрушила целый ряд советских городов, в том числе Минск, Оршу, Смоленск. Но воздушные налеты на Москву успеха не имели и стоили люфтваффе больших потерь. За кампанию 1941 года в России Гитлер наградил Кессельринга мечами к Рыцарскому кресту.
2 декабря 1941 года Кессельринг был назначен командующим «Авиационным командованием Юг». Это вновь созданное объединение люфтваффе вело борьбу с английскими ВВС и ВМФ в бассейне Средиземного моря, а также осуществляло поддержку с воздуха войск Э. Роммеля в Северной Африке. В марте 1943 года Кесельринг сменил генерал-фельдмаршала Роммеля на посту командующего союзными немецко-фашистскими и итальянскими войсками в Северной Африке и после катастрофы в Тунисе руководил эвакуацией их остатков в Италию.
В июне 1943 года возглавил командование немецко-фашистскими и итальянскими войсками в Италии (командование Юг). Летом 1943 года руководил боевыми действиями против англо-американских войск в Сицилии. После выхода Италии из войны и заключения ею перемирия с западными союзниками (3 сентября 1943 года) провел молниеносную операцию по оккупации Италии (9 сентября 1943 года). В ноябре 1943 назначен командующим группой армий «Ц» (10-я и 14-я армии) и одновременно командующим всеми вооруженными силами Германии на Юго-Западе (в Италии). Несмотря на большое превосходство противника в силах, длительное время успешно вел оборону в Южной Италии (операции в районах Салерно, Кассино, Анцио), проявив незаурядные военные способности. Затем умело организовал отступление в центральную часть Италии. Проводил жесткую оккупационную политику, включая массовые расстрелы заложников. Самая крупная из таких карательных акций была произведена по приказу Кессельрингом 24 марта 1944 года в Ардеатинских катакомбах, когда были расстреляны сразу 335 человек.
Заслуги Кессельринга в Италии и на Средиземном море были отмечены бриллиантами к Рыцарскому кресту (19 июля 1944 года). Рыцарский крест с дубовыми листьями, мечами и бриллиантами являлся высшей боевой наградой в нацистской Германии. За все время Второй мировой войны ее были удостоены всего лишь 27 человек. Из фельдмаршалов эту награду имели только четверо. Первым в 1943 году ее получил Роммель. Кессельринг был вторым. После него были награждены еще Модель (1944) и Шернер (1945).
23 октября 1944 года Кессельринг попал в автокатастрофу, в результате которой получил тяжелую черепно-мозговую травму и был эвакуирован в Германию. Вернулся в Италию в январе 1945 года и снова вступил в командование своей группой армий, которая к этому времени вела боевые действия уже в Северной Италии.
10 марта 1945 года Кессельринг был назначен главнокомандующим войсками Западного фронта, заменив на этом посту генерал-фельдмаршала Г. фон Рундштедта. Однако в сложившейся к тому времени на Западном фронте безнадежной ситуации он уже ничего не мог поделать. 25 апреля советские и американские войска соединились на р. Эльба, в районе Торгау. Фронт обороны немецко-фашистских войск оказался рассеченным на две части. Общее командование их южной группировкой возглавил Кессельринг.
