Авиационный полк был сформирован в октябре 1941 года по приказу НКО СССР № 0099 от 08.10.41 «О сформировании женских авиационных полков ВВС Красной Армии». Руководила формированием Марина Раскова. Командиром полка была назначена Евдокия Бершанская, летчица с десятилетним стажем. Под её командованием полк сражался до окончания войны. Порой его шутливо называли: «Дунькин полк», с намёком на полностью женский состав и оправдываясь именем командира полка.Партийно-политическое руководство полком возглавила Мария Рунт.
Формирование, обучение и слаживание полка проводилось в городе Энгельс. Авиаполк отличался от прочих формирований тем, что был полностью женским. Созданные согласно тому же приказу два других женских авиаполка в ходе войны стали смешанными, но 588-й авиаполк до своего расформирования остался полностью женским: только женщины занимали все должности в полку от механиков и техников до штурманов и пилотов.
23 мая 1942 года полк вылетел на фронт, куда и прибыл 27 мая. Тогда его численность составляла 115 человек — большинство в возрасте от 17 до 22 лет. Полк вошёл в состав 218-й ночной бомбардировочной авиадивизии. Первый боевой вылет состоялся 12 июня 1942 года.
Приказом НКО СССР № 64 от 8 февраля 1943 года, за мужество и героизм личного состава, проявленные в боях с немецко-фашистскими захватчиками, полку было присвоено почётное звание «Гвардейский» и он был преобразован в 46-й гвардейский ночной бомбардировочный авиационный полк. Некоторое время начальником штаба полка была Фортус, Мария Александровна, затем — Ракобольская, Ирина Вячеславовна.
С 15 мая 1944 года входил в состав 325-й ночной бомбардировочной авиадивизии.
В ходе освобождения Крыма в мае 1944 года полк временно входил в состав 2-й гвардейской ночной бомбардировочной авиадивизии.
За бесстрашие и мастерство немцы прозвали лётчиц полка «ночными ведьмами».
15 октября 1945 года полк был расформирован, а большинство лётчиц демобилизовано.
В ходе боевых действий лётчицы авиаполка произвели 23 672 боевых вылета. Из них:
Битва за Кавказ — 2920 вылетов;
освобождение Кубани, Тамани, Новороссийска — 4623 вылета;
освобождение Крыма — 6140 вылетов;
освобождение Белоруссии — 400 вылетов;
освобождение Польши — 5421 вылет;
битва в Германии — 2000 вылетов.
Перерывы между вылетами составляли 5-8 минут, порой за ночь экипаж совершал по 6-8 вылетов летом и 10-12 зимой.
Всего самолёты находились в воздухе 28 676 часов (1191 полных суток).
Лётчицами было сброшено 2 902 980 кг бомб, 26 000 зажигательных снарядов. По неполным данным, полк уничтожил и повредил 17 переправ, 9 железнодорожных эшелонов, 2 железнодорожные станции, 46 складов, 12 цистерн с горючим, 1 самолёт, 2 баржи, 76 автомобилей, 86 огневых точек, 11 прожекторов.
Было вызвано 811 пожаров и 1092 взрыва большой мощности. Также было сброшено 155 мешков с боеприпасами и продовольствием окружённым советским войскам.
Боевые потери полка составили 32 человека. Несмотря на то, что лётчицы гибли за линией фронта, ни одна из них не считается пропавшей без вести. После войны комиссар полка Евдокия Яковлевна Рачкевич на деньги, собранные всем полком, объездила все места, где гибли самолёты, и разыскала могилы всех погибших.
