К началу Великой Отечественной войны в состав Черноморского флота входили линейный корабль «Парижская коммуна» (позднее он был переименован в «Севастополь»), крейсеры «Красный Крым», «Ворошилов», «Молотов», три лидера, 14 эсминцев, 47 подводных лодок, 15 тральщиков, четыре канонерские лодки, два сторожевых корабля, минный заградитель, 34 торпедных катера, 10 катеров-охотников, вспомогательные суда. ВВС флота насчитывали 625 самолетов. В полной боевой готовности встретил флот нападение фашистской Германии. Перед Черноморским флотом была поставлена задача прикрывать и поддерживать Приморский фронт сухопутных войск огнем артиллерии и ударами с воздуха. Особое место в боевых действиях флота занимают оборона Одессы, Севастополя, Керченско-Феодосийская десантная операция, оборона Кавказа, освобождение Новороссийска.
В последующее время, восстановив инфраструктуру, разрушенную войной, Черноморский флот выполнял задачи по защите южных рубежей страны. Корабли, подводные лодки и авиация флота выполняли задачи по несению боевой службы в различных районах Мирового океана. В современной истории Черноморский флот пережил сложный период раздела кораблей и баз между Россией и Украиной. 15 апреля 1994 года в Москве президенты России Борис Ельцин и Леонид Кравчук подписали Соглашение о поэтапном урегулировании проблемы Черноморского флота, в соответствии с которым ВМС Украины и Черноморский флот РФ базируются раздельно. 9 июня 1995 года в Сочи президентами РФ и Украины Борисом Ельциным и Леонидом Кучмой подписано Соглашение о раздельном базировании российского Черноморского флота России и Военно-морских сил Украины, а 28 мая 1997 года в Киеве были подписаны межправительственные соглашения о статусе и условиях пребывания Черноморского флота России на территории Украины, о параметрах деления, о взаиморасчетах, связанных с разделом флота и пребыванием Черноморского флота РФ на украинской территории. 12 июня 1997 года на кораблях Черноморского флота был вновь поднят исторический Андреевский флаг. В течении последних лет корабли Черноморского флота проводят учения, совершают длительные походы в Средиземное море и Индийский океан. Корабли и суда посещают порты Турции, Болгарии, Румынии, Сирии, Италии, Франции, Греции, Мальты, Сербии и Черногории, Египта, Индии, Ливана.