Nazwa dywizjonu pochodzi od nazwy armii, z której wywodziła się większość lotników, przynależących do dywizjonu. Otóż po klęsce w kampanii wrześniowej lotnicy Armii „Poznań” gen. Tadeusza Kutrzeby zdołali dotrzeć do Francji i tam walczyli w strukturach dywizjonu myśliwskiego 1/145. Najwięcej pilotów pochodziło z 3. dywizjonu myśliwskiego, a konkretniej z 3. pułku lotniczego, walczącego we wspomnianej wyżej Wojnie Obronnej we wrześniu 1939 roku. Dywizjonom myśliwski nadawało się nazwy, pochodzące od nazw miast, a nie jak to czyniono przy dywizjonach bombowych – od nazw dzielnic. Tym samym dywizjon 302 był tak naprawdę dywizjonem „Poznańskim” i ta właśnie nomenklatura przyjęła się w oficjalnym nazewnictwie. Został on założony 10 lipca 1940 roku na lotnisku Leconfield w hrabstwie York. Jego odznaka to godło myśliwskiej eskadry 132. – kruk, na tle tarczy w kształcie rombu oraz dwie cyfry – 1/145 i 302. Samoloty dywizjonu namalowane miały znaki, którymi były litery WX. Piloci natomiast nosili rozpoznawcze szaliki w kolorze czekolady. Święto dywizjonu przypadało na dzień 28 lipca, kiedy to wydano pierwszy rozkaz dzienny. W skład personelu wchodziło wielu Brytyjczyków, gdyż Polacy nie znali jeszcze dobrze języka. Tym samym oprócz Polaków w dywizjonie było 11 oficerów, 16 podoficerów i 17 szeregowców brytyjskich, a kluczowe stanowiska obsadzone były przez obcokrajowców. Bariera językowa została jednak szybko przełamana, Polacy uczyli się chętnie i szybko. Dowódcą dywizjonu był jednak Brytyjczyk – s/ldr (czyli major) Jack Satchell. Asystenckie stanowiska były jednak zajmowane przez Polaków. Po kilku dniach dywizjon otrzymał samoloty typu Hawker „Hurricane” Mk-I – jedne z najnowocześniejszych myśliwców tamtego okresu. Do 15 sierpnia lotnicy i personel byli już w całości przeszkolony i mogli zacząć pełnić służbę. Dywizjon wszedł w skład 12. Grupy Myśliwskiej, a jego zadaniem było obrona wschodniej Anglii. W tym czasie rozgrywała się bitwa o Wielką Brytanię, która zadecydować mogła o losach II wojny światowej. Początkowo Brytyjczycy dość niechętnie odnosili się do Polaków, ujmując im umiejętności. Z czasem jednak gospodarze przekonali się, że Polskie Siły Powietrzne są dla nieprzyjaciół barierą nie do przejścia, jeśli polscy lotnicy dysponują odpowiednim sprzętem.
Niestety, już w dwa dni po rozpoczęciu oficjalnych działań wydarzył się pierwszy wypadek, a polski pilot musiał ratować się awaryjnym lądowaniem. Na szczęście został odratowany przez lekarzy. 20 sierpnia przyszło pierwsze zwycięstwo powietrzne, w którym udział mieli major Satchell oraz ppor. Wapniarek. Dzień później nadszedł kolejny sukces, gdyż polscy lotnicy strącili kolejny samolot. Gdy na wschodzie dni upływały pilotom z dywizjonu 302 spokojnie, wręcz leniwie, na południu panował niezwykły chaos. Nasiliły się ataki niemieckie na Londyn i to właśnie dlatego „Hurricane’y” dywizjonu „Poznańskiego” zostały przerzucone do pomocy ich bardziej sławnym kolegom z dywizjonu 303. Był to początek niesamowitego wysiłku bojowego, które podjęły się polskie załogi z wielu dywizjonów. Od 14 do 25 września dywizjon 302 wdał się w walki powietrzne nad Londynem, przenosząc się na lotnisko Duxford. Niestety, oprócz zwycięstw były i bolesne straty, 15 września zginął kpt. pil. Tadeusz Chłopik. 18 września był punktem kulminacyjnym z zmaganiach polsko-niemieckich (jeśli chodzi o dywizjon 302). To wtedy polscy piloci do spółki z Brytyjczykami zestrzelili 5 maszyn wroga oraz 6 prawdopodobnie. Strat własnych nie było. Sukces ten był dotychczasowym rekordem dywizjonu, choć nie był to największy wyczyn Polaków walczących w bitwie powietrznej o Wielką Brytanię. 25 września dywizjon z powrotem znalazł się na lotnisku Leconfield. W międzyczasie do załogi przybywali nowi lotnicy, co pozwalało na dokonywanie uzupełnień w nadwyrężonym składzie. 15 października dywizjon poniósł spore straty, gdyż kilku lotników musiało ratować się bądź to awaryjnym lądowaniem, bądź też skokiem ze spadochronem. Na szczęście, nie było strat w ludziach, mimo iż większość lotników nie powróciła na lotnisko, przebywając w oddalonych od tego punktu bazach. 18 października był czarnym dniem dla załogi dywizjonu, to właśnie wtedy doszło do tragedii. W złych warunkach atmosferycznych rozbiły się aż trzy samoloty, z których piloci nie wyszli cało. Błędna decyzja o poderwaniu dywizjonu do walki spowodowała śmierć trzech lotników. Straty były duże, jednak załóg przybywało. Coraz więcej pilotów dochodziło do personelu lotniczego dywizjonu 302. W dywizjonie tym walczył również Wacław Król, wtedy w stopniu podporucznika, który szczegółowo opisuje zmagania lotników z tego oddziału. Lista pilotów biorących udział w bitwie o Wielką Brytanię była spora, a niewielką tylko część stanowili Brytyjczycy, gdyż było ich wówczas pięciu. Pozostałych 36 lotników było Polakami. 23 listopada dywizjon przesunięto na lotnisko w Westhampnett. Od tej pory dywizjon osłaniał również konwoje morskie na Kanale La Manche. W grudniu z dowództwa odszedł s/ldr Satchell, a na jego miejscu znalazł się kpt. pil. Piotr Łaguna. W 1940 roku dywizjon 302 zestrzelił 27 samolotów niemieckich na pewno, 11 prawdopodobnie, dwa uszkodził. Straty własne były mniejsze niż przeciwnika – poległo sześciu Polaków i jeden Brytyjczyk.
W 1941 roku dywizjon osłaniał m.in. wyprawę w celu zbombardowania niemieckiego lotniska oraz dalej walczył z niemieckimi samolotami. W wyniku starć przeciwko Junkersom, Dornierom, czy Messerschmittom polskie załogi strąciły wiele z nich, same tracąc stosunkowo niewielu pilotów w starciach z wrogiem. Zrządzeniem losu kilku polskich pilotów zginęło w wypadkach – podczas lotów treningowych, bądź też spadając do morza z niewyjaśnionych przyczyn. 7 kwietnia dywizjon został ponownie przeniesiony, tym razem na lotnisko w Kenley, gdzie załogi zostały przezbrojone na nowy typ „Hurricane’ów” Mk-IIA oraz Mk-IIB. 8 maja ppor. Król i por. Kinley strącili po jednym Me-109. W tym samym dniu zginął również por. Zygmunt Kinel. 11 maja na lotnisku zderzyły się trzy maszyny, w wyniku czego życie stracił por. Aleksander Narucki. 27 maja nastąpiła zmiana na stanowisku dowódcy, tym razem objął je kpt. pil. Stefan Witorzeńć. W sumie dywizjonem dowodziło trzynastu ludzi: 13 lipca 1940 mjr Mieczysław Mümler, który zastąpił s/ldr Williama Satchella, głównodowodzącego do 1 stycznia 1941 roku. Następnie: 7 grudnia 1940 kpt. Piotr Łaguna (od 1 stycznia 1941 roku ogólne dowództwo), 19 maja 1941 kpt. Stefan Witorzeńć, 28 listopada 1941 kpt. Julian Kowalski, 25 sierpnia 1942 kpt. Stanisław Łapka, 16 maja 1943 kpt. Wieczysław Barański, 18 października 1943 kpt. Wacław Król, 7 lipca 1944 kpt. Mariusz Duryasz, 30 stycznia 1945 kpt. Zygmunt Bieńkowski, 24 lutego 1945 kpt. Ignacy Olszewski, 24 marca 1945 kpt. Bolesław Kaczmarek, 1 sierpnia 1945 kpt. Jerzy Szymankiewicz, który pełnił to stanowisko aż do rozwiązania dywizjonu 302. W jego ramach podczas bitwy o Anglię walczyło siedmiu wyżej wymienionych pilotów (przynajmniej tylu znalazłem). 28 maja 1941 roku dywizjon przeniesiono na wyspę Man, potem zmieniono mu miejsce stacjonowania na lotnisko Church Stanton (7 sierpnia). Dywizjon wszedł w skład 2. Polskiego Skrzydła Myśliwskiego. 7 października przeniesiono go na lotnisko Harrowbeer. Pod koniec października otrzymał nowe samoloty typu Supermarine „Spitfire” Mk-V.
19 sierpnia 1942 roku dywizjon brał udział w operacji pod Dieppe. Na szczęście strat nie było, choć uderzenie alianckie zakończyło się całkowitą klapą. Wcześniej, bo 7 maja dywizjon przeniósł się na lotnisko w Heston. 5 grudnia zginął por. pil. Marian Rytka. W 1943 roku dywizjon miał przede wszystkim osłaniać wyprawy bombowe w głąb Francji i Niemiec. Bombardowane były również wyrzutnie rakiet „V-1”. W połowie czerwca dywizjon został ponownie przeniesiony, tym razem trafił na lotnisko w Perranporth. Osłanianie konwojów i bombowców było pracą nieporównywalnie lżejszą od morderczych pojedynków powietrznych z samolotami Luftwaffe. Gdy przygotowywano się do operacji „Overlord” dywizjon 302 został wcielony do nowo sformowanego 2 TAF, które miało wspierać wojska inwazyjne. 1 kwietnia 1944 roku dywizjon przeniósł się na lotnisko w Deanland. Odtąd dywizjon był włączony w działania i ściśle związany ze 131. Polskim Skrzydłem Myśliwskim. 24 kwietnia kolejne przeniesienie, teraz na lotnisko w Chailey. W dniu inwazji dywizjon latał nad niebem Normandii. 3 sierpnia dywizjon znalazł się na lotnisku Plumetot. 17 sierpnia Polacy zaatakowali i zatopili aż pięć niemieckich aparatów torpedowych. Od 1 do 16 września lotniskiem dla dywizjonu 302 było Fairwood Common w Anglii. Kolejne przenosiny i w końcu skrzydło wylądowało na lotnisku St. Denijs Westrem. 13 stycznia 1945 roku lotnicy z dywizjonu 302 przeżyli kolejną zmianę miejsca operowania i zostali zakwaterowani na lotnisku w Grimsbergen, otrzymując tam nowe samoloty „Spitfire’y” Mk-XVI. Do końca wojny dywizjon 302, a tym samym polskie skrzydło, bombardowały, osłaniały bombowce i ostrzeliwały cele w Niemczech. Dywizjon został rozwiązany po wojnie, a ostatnim zadaniem był lot z 7 maja 1945 roku. Data rozwiązania przypada na 18 grudnia 1946 roku.
W ciągu swej bojowej kariery lotnicy z 302 dywizjonu strącili od 44 do 47 samolotów nieprzyjaciela (według różnych źródeł, nie licząc wojny obronnej w Polsce), 24 prawdopodobnie oraz 18 uszkodzili. Straty wyniosły 20 pilotów zabitych, 12 zaginionych i 9 w niewoli. W tym czasie piloci wykonali 10 996 lotów bojowych, w czasie 16 311 godzin.
