Basé à Church Fenton en septembre 1939 et équipé de Spitfire I, le Squadron 72 est transféré à Leconfield en octobre 1940 et reste dans le Yorkshire jusqu'à la fin du printemps 1940 tout en maintenant un détachement à Drem en Ecosse. En mars 1940, il s'installe à Acklington où, pendant deux semaines, il vole sur Gladiator en raison de la nature grasse du terrain qui ne permet pas l'utilisation des Spitfire. Début juin, le Squadron s'installe à Gravesend pour prendre part à la couverture de l'opération "Dynamo" consistant à réembarquer le Corps Expéditionnaire Britannique à Dunkerque à la fin mai 1940. Après quelques jours, le Squadron retourne dans le Nord jusqu'à la fin août et participe à l'interception de la seule attaque lancée par la Luftflotte V dans le Nord Est le 15 du mois. Le 31 août, le Squadron s'installe à Biggin Hill et participe pendant 6 semaines à la Bataille d'ANgleterre avant de retourner, à la mi-octobre à Leconfield puis à Coltishall peu après, Leuchars et Acklington.

En avril 1941, des Spitfire IIa arrivent et sont échangés par des Spitfire Vb en juillet lorsque l'unité rejoint Gracesend, non loin de Biggin Hill. Le Squadron passe alors 1 an dans le Group 11 et prend part activement aux opérations trans-Manche qui marquent cette année 1941. Il participe notamment à l'opération contre les navires de guerre Allemands en février 1942 lorsque ceux-ci quittent les port Français pour rejoindre la Norvège. En juillet 1942, le Squadron perçoit des Spitfire Vc et quelques uns des premiers Spitfire IX. Malheureusement, ces derniers sont réaffectés le mois suivant alors que le Squadron s'installe dans le Sud Est en vue d'un transfert outre mer.

Début novembre 1942, le personnel est envoyé à Gibraltar par bateaux et rejoignent l'Algérie avec de nouveaux Spitfire V le 16 novembre. Le Squadron participe alors activement à la Campagne de Tunisie et reçoit des Spitfire IX à l'occasion d'une brêve période de repos à Constantine en février. Le Squadron retourne ensuite à Souk el Khermis et reprend les opérations avec des effets positifs immédiats.

Intégér au Wing 324 de la Desert Air Force, le Squadron rejoint Malte en juin 1943 où le Squadron doit échanger une partie de ses Spitfire IX contre des Spitfire Vc en raison du manque d'appareils performants qui de fait sont répartis entre les unités combattantes. Les combats reprennent alors au-dessus de la Sicile et de l'Italie avec des changements fréquents de base pour soutenir l'avance Alliée. En janvier 1944, les Spitfire V ont tous été remplacés et le Squadron s'installe à Lago où il reste pendant 5 mois. Les transferts reprennent en juin, vers Cassino puis Rome mais en juillet le Wing est envoyé à Calvi en vue de la préparation du débarquement en Provence. Le Squadron se pose en France le 25 août. Le manque d'opposition provoque le retour du Squadron en Italie en octobre 1944 afin d'effectuer des missions d'attaque au sol. Les missions de ce type se poursuivent jusqu'à la fin de la guerre, le Squadron s'installant à Klagenfurt en Autriche le 11 mai 1945.

Lorsque la guerre se termine, le Squadron compte 248,5 victoires à son actif.