日本开始全面侵华后，中国曾试探获得苏联军事援助的可能性；当时苏联也希望借助中国的力量拖住日本，以减轻其对苏联的军事压力。1937年8月21日，中国同苏联签订了互不侵犯条约。接着，苏联政府决定向中国提供物资援助，并决定派遣空军志愿队来华作战。10月，开通从阿拉木图经兰州到汉口的航线，随即由254名飞行员和机械人员组成第一批苏联空军志愿队，由马琴率领21架CS　轰炸机、库尔丘莫夫（途中殉职后改为普洛柯非也夫）率领23架11 16战车机来华。10月21日，由447人组成的苏联空军志愿队第二批人员，又在阿拉木图集中，出发来华，与第一批人员共同组成4个大队，拥有飞机124架。11月，由波留宁率领的第二批CS　轰炸机来到中国，驻扎汉口机场。12月底，由布拉戈维申斯基率领的11 15战斗机大队分三批来中国，驻扎南昌机场。后来，汉口和南昌就成为苏联空军志愿队的中心基地。苏联飞行员和地勤人员不定期地由国内派人替换，到1939年2月中旬，曾来中国参加过对日作战的苏联空军志愿队人员共达2000余人，牺牲在中国的苏联志愿人员达200多人。1938～1939年苏联向中国提供三笔共2。5亿美元贷款，中国用这几笔贷款向苏联购买了600架飞机，以及其他军用物资。中国以重要稀有金属和农牧产品作价偿还。

1937年9月21日，中国空军第4大队将剩余的飞机交给第5大队，11月又派遣飞行员赴兰州，陆续接收从苏联购买的飞机。从此，中国空军又获得了新的战斗力。11月底，首批苏联空军志愿队到达南京。

12月1日，苏联飞行员在南京5次升空作战，击落敌机3架。中国空军经过整训并装备苏制飞机后，重新投入战斗。

1938年初，中国空军共有飞机390架，其中轰炸机160架，战斗机230架。日军航空兵则保持着600架的数量优势。随着日本陆军地面作战不断向前推进，其航空兵的活动范围也由东南沿海地区扩展到中国腹地。但是，由于苏联飞机性能较好，中国空军与苏联志愿航空队并肩作战，以各种方式有力地打击了敌人。

其一，迎战敌机，保护后方。

中苏空军投入很大力量用于后方城市与战略要地的防空作战，给来袭日机以有力打击。1937年12月9日，日轰炸机数架，在14架驱逐机掩护下，袭击南昌。中苏空军出动4架飞机迎战，击落日驱逐机1架。1938年2月25日，日轰炸机35架、驱逐机18架之大编队再次袭击南昌。中苏空军出动30架飞机，分3个队群迎战，击落日机1架。

4月13日，日驱逐机17架，掩护8架轰炸机袭击广州。中苏空军出动飞机18架迎战，双方激战30分钟，共击落日机7架。

1938年在保卫武汉的4次大空战中，中苏空军共击落日机58架。其中，2月18日，日轰炸机12架、驱逐机26架袭击武汉。中苏空军出动29架飞机迎敌，经激烈空战，击落日机14架。4月29日，是日本的天长节（天皇诞辰），日军出动54架飞机大举侵袭武汉。中国空军第4、第3和第5大队出动19架飞机，苏联空军志愿队出动45架飞机迎战，经30分钟激战，击落日机21架。“四 二九”空战给日军航空部队以沉重打击，此后的1个多月，日机未敢再侵武汉。

其二、充分发挥空军作用，积极配合陆军作战。

1938年3月，中国空军撤消前敌总指挥部，另设3路司令部：第1路司令部驻南昌，协同第3、第5战区作战；第2路司令部驻广州，指挥驻广东、湖南的空军部队，协同第4战区作战；第3路司令部驻西安，指挥驻河南、湖北等省的空军部队作战。

1938年1～2月间，中国空军经补充后，即集结主力，对华中战场和津浦铁路南段的日军机场和阵地及在长江内活动的日舰实施轰炸，并截击破坏粤汉铁路之日机，给敌以重大损伤。3～5月间，中国空军支援陆军参加台儿庄大战及徐州等会战。在“三 一八”、“三 二五”和“四 一 ”空战中，击落日机15架，击毁3架，并多次轰炸日军阵地、车辆及集结与溃逃部队；其中仅3月18日，即向日军阵地投弹67枚，毙敌甚多，炸毁坦克、装甲车10辆。另外，还轰炸了黄河以北的安泽、灵石、风陵渡等日军据点，攻击了日军渡黄河的部队。9月21日，中苏空军出动飞机，协助第17军团进行武汉外围战，连续轰炸罗山、柳村一带，迟滞了日军在豫南的进展。

其三，深入敌后，攻击日军占领区的军事目标。

1938年1月至6月，中苏空军轰炸日军机场20余次，炸毁敌机100余架。7月8日，中苏空军出动5次，轰炸安庆、芜湖日军机场及湖口日舰，炸毁日机20余架，重创日舰10余艘。8月，中苏空军继续频繁出动，轰炸九江、安庆一带日军舰艇及登陆部队，炸沉大小舰艇9艘，炸伤23艘，迟滞了日军向武汉方面的推进。中苏空军自保卫武汉以来，前后5个月，共计炸伤日舰67艘，炸沉23艘，炸毁日机16架，击落日机62架，击伤9架。＇何应钦：《八年抗战之经过》，金文图书有限公司，1982年版，第311页。＇

其四，远程奔袭日军后方及日本本土。

1938年2月23日，中苏空军从汉口起飞，跨海袭击日军在台北的松山机场，炸毁日机12架、兵营10座、机库3座，给敌人造成很大损失。5月19日至20日，中国空军第14队队长徐焕升及僚机俗彦博驾驶马丁轰炸机两架，首次远征日本，是对日本帝国主义者精神上的一次打击。日本随即加强了本土的防空力量。

从1938年1月至10月的10个月中，虽然中苏空军在力量上处于劣势，但他们英勇作战，以弱胜强，共击落击毁日机264架。武汉、广州沦陷后，中苏空军的根据地西移四川的成都、重庆等地。11月，苏联空军志愿队又奉命暂停作战，集中到兰州对飞机进行大修。日军掌握了中国广大地区的制空权，对中国大后方的战略要地重庆、成都、兰州等地进行了多次猛烈的轰炸。

1939年初，中国空军拥有飞机不到100架，无法与保持约700架飞机的侵华日军航空兵相抗?