抗战初期，中国陆军还没有专门的战术航空兵，对陆军进行战术支援的任务就落在了中国空军的身上。
从1937年8月开始，中国的空军在华东战场与陆军协同作战，竭尽所能的与日军争夺制空权，对陆军进行支援。虽然我空军并不是日军的对手，但他们的努力及功绩是不可忽略的。
总的来说，日本陆海军航空兵在飞机性能和数量上都要优于中国空军，这是不争的事实。侵华日军陆军和海军航空兵装备的是先进的九0式、九五式战斗机，中国空军装备的，则是落后的霍克II、霍克III、菲亚特CR-32等战斗机，无论在速度、火力还是在续航能力上都要明显弱于日本。
1937年7月，中国空军能够升空作战的飞机只有91架，而日本仅海军航空兵装备的战斗机的数量就超过了六百架。
抗战爆发时，中国空军飞行员主要以杭州览桥中央航校毕业生为骨干。中央航校聘请了美籍、意大利籍飞行员作为教官，逐步建立起了一套飞行员选拔与培训机制，招收的学生标准极高。1934年招生时，报名者有900人，最终只录取了20人，可见标准之严格。
入校之后，学员们首先要学习理论知识，之后航校会根据学员的技术及反应敏捷度，将学员们依次分为驱逐组、轰炸组和侦察组，并分别进行训练，训练下中技术不合格的学员则会被取消飞行资格，改为地勤工作。1936年，航校每百名学员中，只有48能顺利毕业，淘汰率达52% 。
严格的训练，使得中央航校为中国培养出了一批优秀的飞行员。如在抗战初期击落过三架以上日机的高志航、乐以琴、董庆祥、袁葆康、范金涵、刘粹刚，都是其中的佼佼者。1937年8月14日，日本海军航空兵鹿屋航空队企图空袭杭州览桥机场，学员高志航随同第四大队驾机升空，并击落三架日机，取得了对日空战的第一次胜利。
总体来说，日本飞行员的素质要高于中国飞行员，但日本为了应对来自苏联等国的威胁，不可能把所有的飞机都派往中国。在抗战初期，日本用于侵华的航空部队总体数量并不是很多，加上当时很多机场都在中国人手上，所以日机大多只能靠航母或者台湾的基地起飞作战，飞机数量并不多，优势很难体现。这就为中国飞行员战胜日本空军奠定了基础。
抗战全面爆发后，日本空军的主要目的是摧毁我国空军制空权并协助其陆军作战，破坏我军运输线路，破坏我国军事政治经济及工业中心，利用轰炸动摇我国国民斗志。日本空军进攻的重点是中国的军事工业与经济中心、政治与文化中心，比如南京、上海、北平天津等地。
虽然中国空军相比日本处于明显的劣势，但是中国空军在开战初期可以集中力量，主动出击，短时间内获取作战区域上空的制空权。所以，国民政府航空委员会于1937年8月13日下达了《空军作战命令第一号》，将空军主力调至览桥、广德、曹娥等长江流域机场，集中力量攻击上海日军机场、东海上的日军航母及其它地区的日本航空兵基地。
由于抗战初期的淞沪会战中，日本在上海附近并没有可以使用的陆上机场，因此日本向上海派出了以龙翔号、凤翔号和加贺号三艘航空母舰组成的两个舰队，三艘航母上共有战斗机33架、轰炸机攻击机51架。
1937年8月14日和15日，中国空军派出第2大队、第5大队、独立第34中队、独立第35中队等分别对上海日军的地面目标公大纱厂、日本海军陆战队司令部及海面上的日军战舰等目标进行了连续的空中打击，并对轰炸杭州览桥和安徽广德两处中国目标后返航的日本鹿屋航空队的九六式轰炸机进行拦截，取得了最后的胜利。“八一四”空战，中国击落日本轰炸机六架，自己全身而退，取得了“6比0"的大胜。
8月16日起，吃在轻敌大亏的日本将海军的战斗机也投入战场，与中国空军争夺制空权。不过由于某当时华东地区没有日本海军航空兵的陆上机场，从航空母舰上起飞的战斗机很难深入中国内地，因此双方呈现胶着之势。
8月16日，中国空军第6大队的8架道格拉斯式轰炸机遭到日军战机拦截，一架中国飞机被击落；8月22日，中国空军第4大队、第5大队出动18架战斗机攻击日军，日本航母上的战斗机迅速起飞拦截，中国空军4架战斗机被击落。9月3日，中国空军第4大队与日本战斗机遭遇，中国空军虽然被日军战机击落1架飞机，但中国空军也击落了1架升空拦截的日本战机。
看到迟迟不能掌握制空权，日本终于将他们的王牌战斗机——九六式舰载战斗机投入战场。九六式舰载战斗机无论是速度、爬上高度、灵活度还是火力都远超中国空军的战机。短短一个月内，中国飞机被击落43架，仅击落日机7架。从此，日本航空兵的轰炸机可以随意轰炸中国东南沿海的任意地点，中国空军制空权逐渐丧失，甚至连首都南京的防空都无法完成。
1937年9月10日，日本海军第2联合航空队进驻上海公大机场，日本陆军第3飞行团也进驻王滨机场，中国空军己经处于绝对劣势。不过，我英勇的空军还是在这一年与日军交战70余次，击落敌机91架，炸毁敌舰4艘，炸伤敌舰22艘，一定程度上减缓了日军登陆的速度，支援了地面作战。
客观的说，在当时的条件下，中国空军已经竭尽所能。在日本陆军从杭州登陆的时候，中国空军对登陆日军进行火力压制，为陆军赢得了时间，并成功牵制了日本海军航空兵，大大降低了中国陆军的损失。之后由于实力的原因，中国空军丧失了制空权，逐渐处于被动的地位，这是当时的国力造成的，并不是中国空军战术方面的原因。
尽管存在着诸多劣势，可是中国空军的英雄们还是义无反顾的投身到了抗日战争中。中国空军在十四年抗战中以阵亡、失踪3533人的代价，毙伤日寇2765人，击毁日寇各式作战飞机2148架。仅中央航校在抗战中，便有1700名毕业生牺牲在抗日战场上，牺牲平均年龄不足23岁。
1942年，随着大批美式轰炸机和歼击机到达中国，以及新一批空军飞行员在美国受训完毕，中国空军重上蓝天，逐步夺回了制空权。在1943年的鄂西会战中，中国空军共出动飞机53批、406架次，击落日机31架，炸毁6架，炸沉炸伤敌舰船23艘，毙伤敌军官兵390多人，取得了辉煌的胜利。
抗战八年中，中国空军共击落击毁敌机1226架，击伤炸伤敌机230架，炸毁炸伤敌坦克车辆8546辆；中国空军损失各种飞机2468架，6164人殉国。中国空军的勇士们用自己的生命和鲜血抵抗日军侵略，保家卫国，书写了可歌可泣的光辉篇章。我们应该永远记住他们。