В первую очередь «кингкобрами» пополняли части, ранее вооружённые P-39. Первым P-63 получил 28-й иап под Москвой. К августу по десятку машин прибыли в 17-й и 821-й иап ПВО. Осенью несколько машин попали в 39-й иап на аэродроме Малино (тоже в Подмосковье).
После капитуляции Германии правительство США в июне 1945 г. прекратило действие программы ленд-лиза в отношении многих стран. Но Советского Союза это не коснулось: для него подготовили специальное приложение к договору, по которому осуществлялись поставки всего необходимого для войны с Японией. С Аляски группами продолжали уходить «кингкобры». В это время они остались единственным типом истребителя, следовавшим по трассе. Самолёт был уже достаточно хорошо освоен перегонщиками, но изредка все-таки случались аварии и катастрофы. Так, 7 июля 1945 г. лейтенант А. Н. Терентьев разбился на посадке в Сеймчане.
Летом 1945 г. приоритет отдали дальневосточным воздушным армиям, готовившимся к боевым действиям в Маньчжурии. Привычное направление движения по маршруту АЛСИБа изменилось. Из Маркова самолёты пошли на Петропавловск-Камчатский, а из Красноярска трасса перегонки продлилась до Уккурея в Забайкалье (через Читу) — для перевооружения 12-й воздушной армии. Часть машин летела сюда прямо из Якутска.
Первой «кингкобрами», по видимому, там оснастили 190-ю иад генерал-майора В. В. Фокина, которая перебазировалась в Забайкалье в июне 1945 г. С 24 июня она начала получать P-63A и к 2 августа закончила переучивание. Во время боевых операций в Маньчжурии лётчики дивизии летали с двух аэродромов — «Урал» и «Ленинград» под г. Чойбалсаном в Монголии. После войны эта дивизия некоторое время стояла под Улан-Удэ.
Там же, на Забайкальском фронте в 12-й воздушной армии воевала 245-я иад, в составе которой имелись два полка (940-й и 781-й), летавших на P-63. В июле — августе первые «кингкобры» поступили в 128-ю сад, базировавшуюся на Камчатке. Прибыли P-63 и в 9-ю и 10-ю воздушные армии. Для них перегонщики проложили маршрут до Хабаровска. Здесь к началу боевых действий скопилось 97 P-63, которые не успели распределить по полкам.
Во время недолгой кампании на Дальнем Востоке «кингкобры» использовались для сопровождения бомбардировщиков и разведчиков, прикрытия с воздуха войск и кораблей, штурмовки и бомбардировки японских позиций. На второй день наступления 40 Ил-4 под прикрытием 50 P-63 бомбили укрепрайон Сучжоу, откуда японцы обстреливали советский город Иман. Части 190-й и 245-й дивизий поддерживали наступающие советские и монгольские войска, действуя в основном как истребители-бомбардировщики и штурмовики, а также прикрывая транспортные самолёты, доставлявшие горючее передовым танковым и механизированным подразделениям. Бомбы брали советские, ФАБ-100, для чего несколько переделывали американские бомбодержатели. Подкрыльные крупнокалиберные пулемёты обычно не ставили.
В октябре 1944 г. из Приморья перебросили на Камчатку 20-й шап, летавший на устаревших бипланах И-15бис. В начале 1945 г. он начал получать «кингкобры» и превратился в 410-й иап. Во входивший в ту же дивизию 888-й иап новая техника прибыла всего за пять дней до начала боевых действий, тем не менее часть его самолётов тоже задействовали в операциях против японцев.
888-й и 410-й полки с Камчатки наносили удары по японским базам на близлежащих островах Шумшу и Парамушир, а затем обеспечивали высадку на них десантов. Истребители прикрывали на переходе суда с войсками, бомбили и обстреливали позиции противника на берегу. Японцы сопротивлялись вяло, поэтому 410-й иап совершил всего девять боевых вылетов. В 888-м иап семь вылетов (в том числе один ночью) совершил капитан В. А. Деркачев. 18 августа он разбился, врезавшись в склон вулкана Горелый. Место катастрофы искали с У-2, нашли, но смогли сесть лишь в нескольких километрах от него, разбив свой биплан.
«Кингкобры» также совершили несколько вылетов без применения оружия для устрашения японцев, проживавших на Камчатке в посёлках Большевик и Октябрьский, где размещались японские краболовные концессии. После объявления войны всех японских граждан объявили интернированными, но они попытались уплыть на краболовных судах. Самолёты обнаружили их в океане и вернули обратно в порт.
Японская авиация практически не оказывала серьёзного противодействия наступающим советским армиям, поэтому проверить качества «Кингкобры» в воздушных боях не удалось. Единственный успешный бой на P-63 провёл младший лейтенант И. Ф. Мирошниченко из 17-го иап. 15 августа он вместе со своим ведущим, Героем Советского Союза В. Ф. Сиротиным, атаковал два японских истребителя, напавших на заходящие на посадку транспортные самолёты под Ванемяо. Один японец был сбит, другой, уйдя на бреющем полёте среди холмов, скрылся. Тип японских машин в различных документах указывается по-разному: и как «И-97» (то есть Накадзима Ки.27), и как «Оскар» (по американскому коду так обозначался Ки.43). Но оба представляли собой давно устаревшие истребители, так что исход боя фактически был предрешён с самого начала.
В это же время первые P-63 поступили в 7-ю иад ВВС Тихоокеанского флота. К 9 августа, когда началась война с Японией, дивизия имела десять «кингкобр». Ещё около двух десятков машин прибыло уже в ходе боевых действий, до 31 августа. Никакого участия в операциях против японцев они не принимали.
В первые же полгода эксплуатации P-63 в СССР выявился ряд конструктивных дефектов самолёта. Например, часто ломались дюралюминиевые трубчатые тяги, шедшие от педалей к качалке. Их стали заменять на стальные. Пришлось усиливать хомуты крепления расширительных бачков в системе охлаждения и менять текстолитовые крышки бензобаков на дюралюминиевые. Наблюдался срыв в полёте щитков колёс; с этим справились, введя дополнительные контровочные шайбы. Были случаи прекращения подачи горючего к мотору. Причиной являлись паровые пробки в бензопроводе, расположенном слишком близко к горячей трубке, по которой шёл от мотора к радиатору антифриз. Для борьбы с этим обе магистрали обмотали асбестовой лентой.
Сдача истребителей советской миссии в Фэрбенксе прекратилась сразу же после капитуляции Японии. Всего за 1945 г. успели принять 1569 машин. По разным источникам, из США отправили 2421 или 2415 истребителей, в том числе 1093 P-63C. В итоге было получено 2400 «кингкобр» (по данным советской военной приёмки) из 2450 заказанных советской стороной. Из них 2397 прибыли через Аляску и только три привезли морем через Мурманск. Надо указать, что в советских документах встречается иногда цифра в 2640 машин, перегнанных в Красноярск. Но, видимо, она ошибочна. Движение по трассе АЛСИБа продолжалось и некоторое время после капитуляции Японии. В Елизово на Камчатке последнюю «Кингкобру» доставили 29 сентября 1945 г.
После окончания войны с Японией на сборных пунктах в Красноярске и Уккурее находились ещё сотни P-63. Передача их в строевые части продолжалась до осени 1946 г., причём немалая часть уходила в европейскую часть страны и Восточную Европу.
С началом послевоенного сокращения вооружённых сил планировалось все «кингкобры» списать и сдать на слом. Постановление Совета министров от 22 марта 1946 г. предусматривало списание 2344 P-63, то есть всех ещё исправных машин. Но позже точка зрения на их судьбу изменилась.
