Op 1 januari 1920 werd het Australian Flying Corps omgevormd tot Australian Air Corps (AAC). De eenheid bleef onderdeel van de Australian Army. Het bevel over de nieuwe eenheid werd gegeven aan Major William Anderson. Vanwege ziekteverlof werd het bevel tijdelijk overgenomen door Major Rolf Brown tot Anderson op 19 februari het bevel op zich kon nemen. Aangezien de Central Flying School (CFS) op dat moment de enige eenheid van het AAC was, werd Anderson gelijk bevelhebber hierover en werd Point Cook het hoofdkwartier en de enige vliegbasis.^[9][10]

Het AAC was bedoeld als interim eenheid tot een definitieve luchtmacht organisatie kon worden opgezet. Hiertoe was in januari 1919 besloten, maar financiële problemen hadden de vorderingen vertraagd. Hierdoor had de General Staff in november 1919 besloten dat het AAC er voor moest zorgen dat de bestaande militaire luchtactiviteiten werden gecontinueerd. Vanwege bezwaren vanuit de marine dat de luchtvaart onder controle van het leger bestond, werd besloten een luchtvaart overlegorgaan op te richten die op 29 januari 1920 voor het eerst bijeen kwam, waarbinnen landmacht, marine en luchtvaart vertegenwoordigd waren. Op 9 november 1920 werd besloten een permanente Air Board in te stellen, welke werd gecontroleerd door een Air Council. Beide namen vanaf 22 november het toezicht over de AAC op zich.^[11]

Op 15 maart 1921 werd bekend gemaakt dat het AAC zou worden opgeheven en dat zou worden overgegaan tot de instelling van een luchtmacht. De Australian Air Force werd op 31 maart ingesteld en in augustus werd dit formeel Royal Australian Air Force.

Op 31 maart 1921 werd het Australian Air Corps (AAC) losgemaakt van de Australian Army en omgevormd tot een zelfstandige legereenheid als Australian Air Force. In mei van datzelfde jaar gaf King George V toestemming tot het gebruik van het voorvoegsel Royal en vanaf 13 augustus 1921 volgde de formele formatie van de Royal Australian Air Force (RAAF).

De RAAF telde bij haar ontstaan 21 officieren, 128 manschappen en 170 vliegtuigen, ingedeeld in één enkele eenheid de Central Flying School (CFS). Het doel was te komen tot de instelling van zes eskaders, verdeeld in twee jachteskaders, twee eskaders verkenners en twee eskaders watervliegtuigen, met een totaal aan 1.500 manschappen. Vanwege budgettaire problemen kon aan deze plannen geen gevolg worden gegeven. Van de zes geplande eskaders werden er vijf geformeerd maar deze waren zo klein dat alles werd samengevoegd onder één gemengd eskader.

Toen de financiële situatie in 1925 licht verbeterde werd overgegaan tot de heroprichting van No. 1 Squadron en No. 3 Squadron, die werden samengesteld uit jachtvliegtuigen en bommenwerpers in gemengde eenheden. Later kreeg No. 1 Squadron een bommenwerper status en No. 3 Squadron een status als grondondersteuningswapen. Naast deze eenheden werd No. 1 Flying Training School te Point Cook gevestigd waarbinnen diverse operationele onderdelen werden ingesteld met jachtvliegtuigen en watervliegtuigen.

Met de stijgende politieke en militaire dreigingen in de jaren 1930 werd ook in Australië besloten tot uitbreiding van de luchtstrijdkrachten. Diverse nieuwe eskaders werden opgericht en nieuwe bases over heel Australië ingesteld. Rond 1939 bestond de RAAF uit circa 3.500 manschappen en twaalf eskaders, met plannen voor de instelling van nog eens zes eskaders.

Bij het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog telde de RAAF 246 vliegtuigen. Eén eskader, No. 10 Squadron RAAF, opereerde in Groot-Brittannië en nog eens es eskaders zouden naar Europe worden gezonden. Australië nam vanaf dat moment ook deel aan het Empire Air Training Scheme, waarmee Australië niet meer zelf verantwoordelijk was voor de opleiding van piloten, maar gebruik kon maken van de expertise van anderen binnen het Britse Rijk. Uiteindelijk zouden hierdoor in Europa en het Middellandse Zeegebied zeventien RAAF eskaders opereren. Bij opening van de strijd in het Verre Oosten had Australië vier eskaders, No. 1 Squadron, No. 8 Squadron, No. 21 Squadron en No. 453 Squadron gestationeerd in Malaya. Deze eenheden moesten als eerste strijd aangaan met de Japanse aanvallers. De eerste strijd boven Australië zelf werd gevoerd door No. 12 Squadron en No. 13 Squadron bij een aanval op Darwin op 19 februari 1942. Speciaal voor de verdediging van Darwin besloot het Britse Air Ministry de Australische No. 452 Squadron en No. 457 Squadron naar Australië te sturen, vergezeld door haar eigen RAF No. 54 Squadron. Totaal vijftien RAAF eskaders bleven in Europa strijden.

De Australische luchtmacht kende in deze periode drie inzetgebieden, Australië, RAF Middle East Command en RAF Far East Command. Het aantal eenheden zou zich in de daarop volgende jaren zeer snel uitbreiden, met name in het Verre Oosten en in Groot Brittannië.

De volgende eenheden bevonden zich in december 1941 in Australië zelf:

De volgende eenheden waren ingedeeld bij RAF Far East Command:

Bij de RAF Middle East Command bevonden zich de volgende eskaders:

Vanwege de aanwezigheid van de Amerikanen in de Pacific haalde de RAAF veel vliegtuigen uit dat land zoals de Curtiss P-40 Kittyhawk en de Consolidated B-24 Liberator, maar importeerde ook Britse toestellen als de Bristol Beaufighter en produceerde zelf vliegtuigen als de Commonwealth Boomerang en Commonwealth Wirraway. Vanaf 1942 opereerden de meeste Australische eskaders in het Verre Oosten onder bevel van RAAF Command. Alleen de eskaders in Nieuwe Guinea opereerden onder bevel van No. 9 Operational Group RAAF, US Fifth Air Force.

Na de Japanse verovering van Nederlands-Indië kwamen tevens een aantal Nederlands-Indische eenheden onder bevel van de RAAF. De operationele eenheden werden gegroepeerd in eskaders zoals No. 18 (NEI) Squadron en No. 120 (NEI )Squadron.

Gedurende de strijd in het Verre oosten moderniseerde de RAAF zich gestaag met nieuwe vliegtuigen zoals de North American P-51 Mustang en Chance-Vought Corsair. Rond 1945 vormde de First Tactical Air Force de RAAF's belangrijkste operationele eenheid met 20 eskaders en 18.000 manschappen. Toen de Tweede Wereldoorlog ten einde liep, opereerden in de Pacific 53 RAAF eskaders en in Europa 17. Met een totaal personeelsbestand van 152.000 manschappen en bijna 6.000 vliegtuigen vormde Australië op dat moment de op vier na grootste luchtmacht ter wereld.