Родился в деревне Березники Смоленской губернии. Из крестьян. Окончил экстерном 4 класса гимназии.
В 1914 году с началом Первой мировой войны был призван в Русскую императорскую армию.
В 1915 году окончил Псковскую школу прапорщиков. Участвовал в боевых действиях. Последнее звание в царской армии — штабс-капитан.
В Гражданскую войну в Красной Армии командовал батальоном, был начальником штаба бригады, командиром стрелкового полка. Воевал на Южном и Западном фронтах.После окончания войны продолжил службу в стрелковых частях.
В 1924 году окончил Стрелково-тактическую школу имени III Коминтерна.
В 1927 году вступил в ВКП(б).
В 1930 году окончил Тактические курсы усовершенствования комсостава.
В 1931—1932 годах был командиром 16-й стрелковой дивизии.
В 1932 году переведён в ВВС и направлен на учёбу в Военно-воздушную академию. После окончания учёбы на оперативном факультете академии в 1934 году назначен помощником начальника ВВС РККА.
В 1936 году назначен командиром и комиссаром авиационной бригады особого назначения, а в сентябре того же года — помощником по боевой подготовке начальника ВВС Особой Краснознамённой Дальневосточной армии.14 мая 1938 года был арестован в Хабаровске Особым отделом ОКДВА. Провел в заключении на предварительном следствии почти два года, подвергался избиениям и «интенсивным допросам» , признал участие в военно-троцкистском заговоре, потом отказался от этого признания.
В июле 1938 года был уволен из РККА в связи с арестом. 21 апреля 1940 года был освобождён за недоказанностью преступления.Восстановлен в РККА, в мае 1940 года назначен начальником 3-го отдела Управления боевой подготовки ВВС РККА, в сентябре 1940 года — начальником Ленинградских авиационно-технических курсов усовершенствования.
В январе 1941 года был назначен командующим ВВС Приволжского военного округа.
С августа 1941 года — участник Великой Отечественной войны, командующий ВВС Центрального фронта.
С августа 1941 года — начальник штаба ВВС Красной армии.
В марте — мае 1942 года — командующий ударной авиационной группой № 2.
С мая 1942 — первый заместитель командующего ВВС РККА и член Военного Совета ВВС РККА. Ворожейкин неоднократно выезжал на фронты и участвовал в руководстве действиями советской авиации по прорыву блокады Ленинграда, в Великолукской наступательной операции, в Курской битве. Звание маршала авиации присвоено 19 августа 1944 года.10-21 июля 1942 года командующий 15-й воздушной армией.[источник не указан 506 дней]В 1944—1945 годах был представителем Ставки Верховного Главнокомандования на 3-м и 4-м Украинских фронтах.
С июля 1946 года — командующий 1-й воздушной армией.
В феврале 1947 года был снят с должности, находился в распоряжении Главнокомандующего ВВС СССР, в мае того же года уволен в отставку «по болезни» . 11 апреля 1948 года арестован во второй раз. Обвинялся в антисоветской агитации, в клевете на существующий строй, а также в приёмке некачественных самолётов от промышленности в военное время. 28 апреля 1952 года приговорён Военной коллегией Верховного суда СССР по статьям 58-10 и 193-17 п."а" Уголовного кодекса РСФСР к 8 годам заключения. После смерти И. В. Сталина освобождён и 28 июля 1953 года реабилитирован.
В августе 1953 года восстановлен в воинском звании и в рядах Советской Армии.
В декабре 1953 года назначен начальником факультета заочного обучения Военно-воздушной инженерной академии имени Н. Е. Жуковского.
В марте 1959 года уволен в отставку по состоянию здоровья.Похоронен на Введенском кладбище в Москве.