Dywizjon ten został sformowany 24 sierpnia 1940 roku w Blackpool. Na jego personel składali się lotnicy z 5. i 6. pułku lotniczego. Charakterystyczne litery, malowane na kadłubach samolotów to – EW. Piloci nosili natomiast jedwabne szaliki koloru turkusowego, co było ich znakiem rozpoznawczym. Odznaka dywizjonu przedstawiała puchacza o zielonych oczach. Sowa siedziała na kadłubie samolotu, co widać powyżej, pod spodem wymalowano jeszcze numer dywizjonu – 307. Pierwszymi dowódcami dywizjonu zostali – s/ldr Tomlinson oraz kpt. pil. Stanisław Pietraszkiewicz. Po wstępnym sformowaniu dywizjon przesunięto na lotnisko Kirton in Lindsey. Do dyspozycji pilotów były dwuosobowe samoloty typu Boulton „Defiant”. Maszyny były mocno krytykowane przez pilotów, którzy teraz zamiast strzelać zajmowali się wyłącznie pilotowaniem samolotu i umożliwianiem oddania strzału strzelcowi. Część lotników odeszła z tego powodu z dywizjonu, uczynił to nawet ówczesny dowódca, na którego miejsce mianowano majora Kazimierza Benza.7 listopada przesunięto dywizjon na lotnisko Jurby, gdzie załogi miały być nadal szkolone. 3 grudnia dywizjon był zdolny do tego, aby pełnić służbę bojową w dzień. 28 stycznia 1941 roku dywizjon ponownie został przeniesiony, a tym razem miejscem jego stacjonowania stało się lotnisko Squires Gate.
W nocy z 12 na 13 marca dywizjon stoczył swoje pierwsze walki, uszkadzając i prawdopodobnie zestrzeliwując dwa He-111. 26 marca 1941 roku dywizjon został przeniesiony na lotnisko Colerne koło Bristolu. Pierwsze pewne zwycięstwo nadeszło natomiast w nocy z 11 na 12 kwietnia, kiedy to załoga w składzie – sierż. pil. Kazimierz Jankowiak i sierż. strzelec Józef Lipiński zestrzeliła jednego He-111. 26 kwietnia dywizjon został zakwaterowany na lotnisku w Exeter, a 11 czerwca nowym dowódcą został kpt. pil. Jerzy Antonowicz. Oto wykaz wszystkich polskich dowódców dywizjonu:
10 września 1940 – kpt. Stanisław Pietraszkiewicz
15 października 1940 – mjr Kazimierz Benz
15 listopada 1940 – mir Stanisław Grodzicki
11 czerwca 1941 – kpt. Jerzy Antonowicz
24 października 1941 -p.o. por. Maksymilian Lewandowski
13 listopada 1941 – mjr Stanisław Brejniak
23 lipca 1942 – kpt. Jan Michałowski
22 marca 1943 – p.o. kpt. Gerard Ranoszek
1 kwietnia 1943 – mjr Jerzy Orzechowski
8 listopada 1943 – kpt. Maksymilian Lewandowski
22 maja 1944 – kpt. Gerard Ranoszek
9 grudnia 1944 – kpt. Stanisław Andrzejewski
1 marca 1946 – kpt. Jerzy Damsz
Dywizjon miał za zadanie patrolowanie wód Kanału La Manche, co było bardzo żmudnym i niewdzięcznym zajęciem. Brak nowoczesnego sprzętu nie pozwalał na osiągnięcie jakiegoś spektakularnego sukcesu. Wszystko zmieniło się, gdy dywizjon otrzymał nowe samoloty – typu Bristol „Beaufighter” Mk-II. Od tej pory to pilot strzelał z działek, a w kabinie zasiadał jeszcze radionawigator. Piloci zaczęli odnosić małe, ale jednak sukcesy. W nocy z 1 na 2 listopada zestrzelono dwa niemieckie bombowce, z 23 na 24 listopada i 28 listopada – kolejne dwa. Niestety sukcesy były okupione stratami, gdyż już na początku lutego zginęło kilka załóg, których nie zestrzelił nieprzyjaciel, a pokonał żywioł – samoloty rozbiły się na wskutek nieszczęśliwych wypadków. 26 kwietnia dywizjon wrócił do dawnej, wysokiej dyspozycji, zestrzeliwując kolejnego Ju-88 i uszkadzając Do-215. W nocy z 3 na 4 maja wspaniały sukces odniosły trzy załogi, strącając aż cztery wrogie maszyny. Od 5 maja dywizjon zaczął otrzymywać nowy typ „Beaufighter’ów” – Mk-VI. Od końca grudnia dywizjon zaczął otrzymywać jeszcze nowsze maszyny, w postaci „Mosquito’ów” Mk-II. W międzyczasie dywizjon odnosił umiarkowane sukcesy, zestrzeliwując kilka wrogich Dornierów. Od 1943 roku rozpoczęło się przeszkalanie załóg na nowe, trudniejsze zadania – zarówno nocne, jak i dzienne. 19 czerwca piloci mieli do dyspozycji jeszcze lepsze samoloty – „Mosquito” Mk-VI, a 7 sierpnia dywizjon został przeniesiony na lotnisko w Predannack w Kornwalii. Każdy, kto choć raz widział mapę Wielkiej Brytanii, zapewne domyśli się jakie zadania spadły na dywizjon 307. Od tej pory piloci mieli wykonywać loty nad Zatokę Biskajską oraz patrolować Atlantyk, co przyniosło zadziwiające sukcesy. 1 września 1943 roku zestrzelono aż pięć niemieckich samolotów oraz dwa prawdopodobnie. 25 września zniszczono dwa kolejne Ju-88, tracąc jedną załogę brytyjską. Brytyjczycy pojawiali się w polskim oddziale coraz częściej, gdyż brakowało doświadczonych nawigatorów, wśród polskich załóg. 9 listopada dywizjon został przeniesiony na lotnisko Drem, skąd zaczął swe nocne patrole. Do końca tego roku dywizjon zniszczył jeszcze kilka niemieckich maszyn, a w styczniu kolejnego roku otrzymał nowe samoloty – „Mosquito” Mk-XII i Mk-XIII. 2 marca dywizjon przesunięto na lotnisko w Coleby Grande, a wyznaczono mu zadanie obrony Londynu.
4 maja dywizjon przeniósł się na lotnisko Church Fenton i stamtąd rozpoczął loty przeciwko rozmaitym celom w Belgii, Holandii, Norwegii i we Francji. 17 września Polacy osłaniali desant pod Arnhem, podczas operacji „Market Garden”. Zginęła jedna załoga. 24 października dywizjon otrzymał „Mosquito” Mk-B, odznaczający się silnikami o większej mocy niż poprzednie maszyny. Ostatnie powietrzne zwycięstwo Polacy odnieśli 7 marca 1945 roku, zestrzeliwując Ju-88. Dywizjon rozwiązano 2 stycznia 1947 roku.
Ogółem:
Wykonano 3879 lotów bojowych, w czasie 9057 godzin. Zestrzelono samolotów – na pewno 30 i 1/4, prawdopodobnie 7 oraz uszkodzono 17. Zniszczono również 4 lokomotywy oraz 28 pociągów oraz wiele innych celów typu: łodzie, stacje, budynki. Straty dywizjonu to: 28 pilotów oraz 26 innych członków załogi plus 6 lotników nie pochodzących z Polski. W lotach bojowych zginęło 15 załóg, a w lotach treningowych – 13.
