В октябре 1942 года, окончив своё обучение в запасной истребительной группе «Восток», он получил назначение на Северный Кавказ в 52-ю истребительную эскадру (Jagdgeschwader 52). Вальтер Крупински (197 сбитых самолётов) стал его первым командиром и наставником. Среди других был обер-фельдфебель Пауль Россманн, который предпочитал не вступать в «воздушную карусель», а атаковать из засады, тщательно изученная, эта тактика принесёт Эриху Хартманну первое место среди лучших асов мира и 352 воздушные победы. Когда новым командиром эскадрильи стал Крупински, Эрих стал его ведомым. Так как 20-летнего новобранца, выглядевшего гораздо моложе своих лет, Крупински постоянно называл «Bubi» (мальчик, малыш), это прозвище прочно привязалось к нему.

Свой первый самолёт Хартманн сбил 5 ноября 1942 года. Хартманн постепенно повышал своё лётное мастерство, делая упор на эффективность первой атаки. По его собственному мнению, 80 % сбитых им пилотов вообще не поняли в чём дело. Используя мощный двигатель своего Bf-109G Хартманн атаковал по вертикали снизу из слепой зоны противника, либо сверху в крутом пике. Его любимым приёмом был огонь с короткой дистанции и стремительный отрыв от возможного преследования. Огонь с предельно близкой дистанции, кроме эффекта внезапности, позволял компенсировать баллистические недостатки пушки MK-108 и давал экономию боеприпасов. Он описывал свою тактику следующими словами: «увидел — решил — атаковал — оторвался». Со временем опыт дал свои плоды: во время Курской битвы в июле 1943 года он сбил за один день 7 самолётов, в августе 1943 года на счету было 49, а в сентябре он прибавил на личный счёт ещё 24 сбитых самолёта.

29 октября 1943 г. лейтенант Хартманн был награждён Рыцарским Крестом, имея 148 сбитых самолётов. Скорость получения побед постоянно увеличивалась. Эти результаты вызвали сомнение в Верховном Штабе Люфтваффе, его победы перепроверялись, а за его полётами смотрел лётчик-наблюдатель, прикреплённый к подразделению Хартманна. Ко 2-ому марта 1944 года количество побед достигло цифры в 202 самолёта. К этому времени советским лётчикам уже стал знаком позывной Карайа 1, а командование Советской Армии назначило за его голову цену в 10 000 рублей.

21 мая 1944 года Хартманн впервые столкнулся в воздухе с ВВС США. Прикрывая своё звено, он атаковал 4 американских самолёта и сбил из них 2 истребителя P-51 «Мустанг», а ещё 2 сбили его товарищи. 1 июня 1944 года Хартманн сбил 4 «Мустанга» во время одного вылета над нефтяными полями в Плоешти (Румыния). Через месяц во время своего 5-ого боя с американскими истребителями, он сбил 2 «Мустанга», но за ним увязались ещё 8. Во время интенсивного маневрирования Хартманн смог поймать в прицел один P-51, но обнаружил, что закончились патроны, а вскоре — топливо, и выпрыгнул с парашютом. Один из истребителей оторвался от остальной группы и полетел прямо на него, но в последний миг отвернул, помахав на прощанье.

17 августа 1944 года Эрих Хартманн стал первым лётчиком-истребителем в мире по количеству воздушных побед, обойдя своего товарища по JG 52 Герхарда Баркхорна, с его, на тот момент, 274-мя. К 24 августа 1944 года личный счёт Хартманна достиг 300 (лишь за один этот день он сбил 11 самолётов). За это достижение он был награждён Бриллиантами к своему Рыцарскому кресту.

Свою 352-ю и последнюю победу в воздухе Эрих Хартманн совершил 8 мая 1945 года. Когда закончилась война, его непосредственный начальник, коммодор авиации Сейдеманн, приказал ему лететь из Чехословакии в британскую оккупационную зону. Впервые Хартманн не выполнил приказ, и присоединившись к группе гражданских беженцев, сдался наступавшим американским войскам, но был передан Красной Армии. В лагерях строгого режима Хартманн провел 10 с половиной лет. Умер Эрих Хартманн в 1993 году.