七七事變以後，抗日戰爭全面爆發。中國空軍同日軍展開了殊死空中搏鬥。中國空軍本來飛機數量就少，又沒有自己的航空工業，飛機裝備全部依賴進口，得不到及時補充。開展僅2個月多，到1937年10月，就僅剩下81架，其中還有一部分待修。到11月，中國空軍可用於作戰的飛機僅剩30餘架，已經無力發動對日軍的作戰。此時蘇聯及時伸出了援助之手，於1937年11月組建了蘇聯志願航空隊來華作戰，12月即投入戰鬥，並援助了一批飛機，到1938年初，中國空軍又擁有了作戰飛機390架，其中伊-15、伊-16戰鬥機230架，轟炸機為DB-3、CB等型，有160架。
中國空軍飛行員和蘇制伊-15戰鬥機
有了蘇聯的援助之後，中蘇空軍聯合作戰，對侵華日軍造成了一定威脅，卻仍未改變中國戰場上敵我力量懸殊的總體態勢。但即使在這樣的情況下，中蘇飛行員仍然抓住有利戰機，利用有限的力量，出其不意地給敵人以狠狠打擊，遏制了敵人的囂張氣焰。
1939年9月5日，日本海軍第一聯合航空隊經回國休整和補充之後再次來華，進駐漢口機場。這樣漢口航空基地就集中了日本海軍第一、第二聯合航空隊和陸軍第三飛行團的200餘架各式飛機，襲擊中國內地的日軍飛機大部分是從這裡起飛的。中、蘇空軍決定聯全行動，對漢口機場進行一次大規模攻擊，力爭削弱敵航空隊的有生力量。
10月3日午後，蘇聯志願航空隊轟炸機隊出動29架DB-3型轟炸機襲擊武漢，日軍對中蘇空軍長途襲擊能力估計不足，在漢口機場周圍疏於戒備。此時日本海軍木更津航空隊的6架新接來的攻擊機剛到機場，第一聯合航空隊司令官塚原二四三少將等軍官們都在戰鬥指揮所門前迎接，並聽取接收新機的指揮官報告情況。突然，50多枚炸彈和燃燒彈呼嘯著從天而落，機場頓時變成一片火海。日本海軍木更津航空隊副隊長石河中佐、鹿屋航空隊副 隊長小川中佐及士官5名被當場炸死，塚原二四三被炸掉左臂，12名士官身負重傷，鹿屋航空隊司令大森未雄大佐及25名官兵也被炸傷。30多架飛機被炸毀，油庫及航空器材庫的一部分也被炸毀。日軍損失極為慘重，蘇聯飛機僅有1架負傷。
DB-3型轟炸機
10月14日下午14時許，蘇聯志願航空隊20架轟炸機再次出現在武漢上空，背著太陽向日軍機場發起攻擊。在空中警戒的3架日軍戰鬥機趕來攔截，在地面待要的7架艦載戰鬥機也緊急起飛，但為時已晚，大批的炸彈傾瀉而來，機場上騰起滾滾濃煙。據戰後日本方面承認：此次轟炸中，日本「海軍第十三航空隊的主體約40架飛機被毀，陸軍飛機20架也遭損壞，這是事變（指侵華戰爭）以來發生的最大損害「。除此之外，當天還炸毀了日軍機場的1座油庫、40餘輛汽車及3萬箱彈藥。敵陸、海軍官兵傷亡300餘人。蘇聯志願航空隊僅傷飛機2架，全部安全返航。
兩次空襲給日軍造成了嚴重損失，為了報復，日軍於11月4日派出了在武漢的所有轟炸機72架，由第13航空隊司令、「轟炸大王」奧田喜久司大佐指揮親自指揮，空襲成都。中國空軍地面情報網及時得悉，由於預警時間充分，中國空軍機群得以事先佔據高度優勢。敵機群分為兩部分，中國空軍戰機分頭迎戰，一舉擊落敵攻擊機4架，其中第5大隊第29中隊副中隊長鄧從凱咬住敵軍領隊長機，一直追到成以南的仁壽和簡陽兩縣交界處上空，終於將敵機擊落。但他本人的戰機也多處中彈，墜落在仁壽縣向家場，機毀人亡。事後查明，鄧從凱擊落的正是奧田喜久司大佐的座機，機上敵人全部斃命，在飛機殘骸中，發現標有成都各地點詳細位置的地圖，以及奧田喜久司的印章、短劍等。擊斃奧田喜久司也是對日軍海軍航空兵的又一次沉重打擊。