一，不可忽視的中國空軍
抗戰時期的中國空軍實力遠不如日軍，但也發揮了巨大的作用，以下是若干重要的作戰經歷。
徐州會戰時，日本士兵誤把中國飛機當作己方飛機，揮舞著旗子、帽子表示歡迎，遭到迎面掃射和轟炸，死傷甚眾。中國空軍還幾次飛到濟南、泰安等地，撒下臺兒莊大捷的傳單。
武漢會戰時，中國空軍對長江上的日本軍艦進行晝夜不停的轟炸，擊沉其中的20艘、擊傷29艘，有力地支援了作戰，消耗了敵人。最終，日軍雖然佔領了武漢，但「速戰速決」的戰略方針徹底破產，已無力再行進攻，此後日中兩軍進入了對峙階段。
常德會戰時，中國空軍在美軍的協助下，沉重打擊了日軍後方的補給和通信聯絡，幫助國民政府軍取得了常德會戰的徹底勝利。
到了1943年，中美空軍已經徹底掌握了華南上空的制空權，還奔襲了位於臺灣新竹的機場，部分地掌握了臺灣海峽的制空權，威脅著日本的海上交通。
1944年6月，為阻止防線繼續全面崩潰，中美混合聯隊大範圍出擊達數百次，在河南、衡陽、桂柳等歷次會戰中，摧毀日軍坦克、裝甲車等共1400多輛。
二，中國空軍的階段作戰
1，蘇聯援助時期
（1）不懼強敵
日軍飛機性能較好，而中國軍隊飛機既少，飛行員也缺乏訓練。
據陳誠稱，日軍全面侵華前，日本擁有飛機1530架，能夠用於中國戰場的飛機有600架，而成立於民國初期的中國空軍只有223架。
儘管日軍飛機佔據絕對優勢，從盧溝橋事變開始，中國軍隊就出動了飛機參戰，在截至1937年9月底的113次空戰中，擊落了日機81架。
（2）國際援助
這個時期，英國、美國和法國都不願捲入抗日戰爭，對日本採取綏靖政策，並以「中立」為由，拒絕向中國供應武器、出售戰機，中國在國際上陷入嚴峻的孤立局面。
依據1937年8月21日籤訂的《中蘇互不侵犯條約》，中國不僅從蘇聯購買了大量軍用飛機，並秘密要求蘇聯派遣空軍作戰部隊參戰。史達林批准成立了蘇聯援華航空志願隊。
一些美、英、法、荷等國的「冒險家」、志願兵也以個人身份要求參加中國空軍。經過審查，中國空軍錄用了其中的11人，單獨編為中國空軍第二大隊第十四中隊，也稱「國際第十四隊」。
（3）遠徵日本
1938年5月19日夜23時30分，中國空軍的兩架轟炸機由寧波飛機場秘密起飛，在熊本市、久留米等地撒下了大量反戰傳單。雖然遭到日軍飛機的追擊，兩機仍安全返回了漢口機場，受到了國民政府高級官員及民眾的歡迎。
據日本內務省警保局的報告，熊本和宮崎兩縣收到中國飛機撒下的反戰傳單共3189張，並非中國方面聲稱的10萬張。許多傳單落在山裡，「拾到傳單的主要是樸素的農民」，對內容不感興趣，「未見人心動搖」。
這次不投擲炸彈的「人道遠徵」暴露了日本防空力量的薄弱，警醒了日本人民的反戰意識，並在國際上產生了巨大反響。
（4）中蘇空軍並肩作戰
1937年12月，蘇聯援華航空志願隊在南京防衛戰中首次正式參戰，擊落日機5架，俘獲飛行員4名，並轟炸了長江上的日本艦隊和日軍機場。
1938年1月，日軍戰機空襲漢口，中國空軍和蘇聯志願隊第一次進行聯合空戰，並在之後取得「二·一八武漢空戰」的勝利。中國空軍和蘇聯志願隊繼續在南昌、廣州、蘭州、桂林、柳州、南寧、芷江等地，與日軍交戰。在南昌的空戰中，日軍損失飛機多於中蘇，可見中國空軍的水平有所提高。在蘭州的空戰中，中國空軍和蘇聯志願隊擊落數十架日機，取得了抗戰時期中國空軍最輝煌的勝利，也表明蘭州的防空力量十分強大。
中國空軍和蘇聯志願隊於1938年2月奇襲了臺北的松山機場，破壞飛機12架、營房數十棟，並燒掉了足夠3年使用的航空燃料，致使松山機場陷入半癱瘓狀態。日軍未採取任何防空措施，飛機未能升空，連高射炮也未放一彈。這暴露了日軍的弱點，即自「人道遠徵」以來，日軍依然長於攻擊而拙於防禦、防空。
2，中國空軍的「黑暗時期」
（1）不敵零式戰鬥機
此時，蘇制飛機的性能與日軍飛機不相上下，而到了1940年秋，日軍零式戰鬥機的出現改變了戰局。
小型的零式戰鬥機速度快、航程遠，蘇制飛機難以匹敵，損失慘重。零式戰鬥機乘勝深入四川盆地內部，嚴重威脅了中國空軍。為改變局面，中國從蘇聯購進了93架改良型И-153，仍然不是零式戰鬥機的對手。
（2）蘇聯終止援助華
更重要的是，蘇聯在這個時期減少並最後終止了對華援助。
1939年，諾門坎事件等爆發後，為應對日軍，蘇聯已開始從中國撤回部分航空志願隊。1941年4月，蘇聯與日本籤訂了《日蘇中立條約》，其中第2條規定，雙方都不參與「第三國的敵對行動」。此後，蘇聯不再向中國提供飛機。
1941年6月22日，蘇德戰爭爆發，蘇聯空軍損失飛機5000餘架。在這種情況下，蘇聯已無力對中國提供支援，援華規模逐步縮小。至10月，蘇聯宣布終止援助，航空志願隊也回國參加衛國戰爭。
結果，中國空軍進入了「黑暗時期」、「屈辱時期」。此時，中國空軍能用於作戰的飛機不足100架，根本無力迎敵。每遇空襲警報，只能駕機駛離機場避難。面對日軍飛機瘋狂轟炸重慶、成都，中國守軍只好憑藉高射炮火進行防禦。
（3）評價蘇聯的援助
雖然蘇聯的援助終止了，但毋庸置疑，它對於太平洋戰爭爆發前孤獨抗戰的中國具有極其重要的意義。
蘇聯先後派往中國的軍事顧問有300餘人，派往中國的航空志願隊達2000人。航空志願隊在中國參加作戰50餘次，擊落日機81架，擊毀地面日機114架，擊沉14艘日軍艦艇（均含中國空軍戰果），犧牲了100多名隊員。
蘇聯提供給中國各型飛機1235架，另外包括坦克、汽車、大炮、機槍、步槍以及彈藥等大量軍事物資。不過，被強敵包圍中的蘇聯，非常擔心洩露其最先進的航空工業技術，因而提供給中國的飛機並非是最新最好的型號，僅是改良型И-153。該型飛機難以抵抗零式戰鬥機，增大了戰場上的損失。
在經濟方面，蘇聯也提供了不少援助。1937～1941年，中國對外借款總額為5億美元，其中的半數來自蘇聯，來自美國的為1億美元，佔第二位。不過，歐美對華借款限定在非軍事領域，而蘇聯借款則全部用於軍事領域，且借款利率僅為3%，比英美借款的利率6.5%要低得多。還款條件也比較寬鬆，可以用中國蘊藏豐富的鎢、銻、錫等礦產進行支付。當時，蘇聯作為社會主義國家遭歐美列強封鎖，十分需要這些重要的戰略物資。中蘇協定當初規定，借款的3/4用金屬（礦產）、1/4用農產品償還。後來應中國方面強烈要求，蘇聯方面答應金屬和農產品各半，金屬不夠時，還可以農產品抵補。實際上，農產品要略多於金屬，這對以農業為主要產業的中國十分有利。
3，美國援華時期
（1）「飛虎隊」的成立
1940年以後，日軍飛機已掌握了中國大部分地區的制空權，而中國空軍補充飛機越來越困難，飛行員的培養也受到影響。為改變這種局面，國民政府要求美國派陸軍航空隊支援中國空軍作戰，通過租借法案向中國提供戰鬥機，並希望中國飛行員到美國受訓。
此時，美國的重點在歐洲戰場，正全力支援英國，對中國抗戰則十分冷淡。直至1941年3月11日，美國才開始向中國提供飛機和培訓。
羅斯福總統籤發密令，允許把美軍退役軍人編成「民間」志願航空隊，派往中國直接參戰，即「飛虎隊（The Flying Tigers）」，指揮官是陳納德。這些隊員的高額薪金由國民政府支付，配備剛從美國購買的100架P40。
由於日軍在空中仍佔絕對優勢，中國空軍和「飛虎隊」則採取了靈活的空中遊擊戰術，比如秘密出擊，迅速隱蔽和轉場。
（2）「飛虎隊」改編為「駐華特遣隊」
太平洋戰爭爆發後，美國擴大了援華規模。1942年7月4日，「飛虎隊」被編成「美國陸軍第十航空隊第二十三戰鬥機大隊」，即「駐華特遣隊」。
當時，中國空軍第一、第二大隊僅有蘇制轟炸機，力量很弱，「駐華特遣隊」則在廣大區域內發揮作用。中美空軍多次猛烈轟炸日軍的機場、倉庫、碼頭、兵營和軍艦，逐步削弱了日本海軍航空隊在中國戰場的力量。中國空軍不僅獲得了盟軍的物資援助，飛行員也不斷得到補充和培訓。1942年10月，中國空軍已經恢復戰鬥實力，中美空軍開始對日軍形成了重大威脅。
（3）美國陸軍第十四航空隊的成立
1943年3月10日，美國決定把特遣隊升格擴充為「美國陸軍第十四航空隊」，其中包含中美空軍的混合大隊。陳納德升任陸軍少將，並就任第十四航空隊司令。中美混成聯隊不僅對香港、廣州等華南地區的重要目標展開了持續轟炸，支援傘兵出擊，偵察和投送補給品，而且開始頻繁飛臨日本本土、臺灣、新加坡上空，進行攻擊轟炸。
此時的日軍已沒有先進飛機的優勢，飛行員和飛機的補充困難。而且日軍飛機大部分或被調往太平洋戰場，或被用於防衛日本本土，只剩下100架左右在中國執行任務。
由於中美空軍力量的加強，日軍已經沒有能力出動飛機轟炸重慶，在中國戰場已徹底喪失了制空權。
三，對制空權逆轉的分析
對於制空權的逆轉，可從以下幾個方面進行分析。
1，航空工業
日本擁有自己的航空工業，日軍飛機可以不斷得到補充。國民政府原本不重視空軍，沒有進行自主的研究、開發和生產，而是一味崇拜和購買外國飛機。但是，外國並不願意把最新型飛機售予中國，致使中國空軍在抗戰初期和中期被日軍徹底壓制。
2，蘇聯援助
蘇聯向中國出售了近千架飛機，派出了4個航空志願隊，並幫助中國訓練飛行員。蘇聯對華的軍事援助，使中國在最困難的時期頂住了日軍的進攻。
中國時常強調，自盧溝橋事變至太平洋戰爭爆發，中國軍隊是在「孤立奮鬥」。就空軍而言，這種說法是不準確的，既未正確評價蘇聯的援助，也不是歷史事實。這種論點在當時是為了獲得美國軍援，現在則是為了弘揚民族意識。
中國空軍的「黑暗時期」，實際上非常短暫，僅是從零式戰鬥機出現的1940年秋到1941年6月蘇聯停止援助，為時僅半年左右，至多不過一年。
3，軍機運輸及捐獻
通過「駝峰」航線，燃油、彈藥等軍需物資源源不斷地運抵中國，幫助中國度過了缺乏外援的困難時期。該航線代價十分巨大，其意義也值得高度評價。
國民一元獻機運動對飛機的購買和製造意義不大，仍應得到重視。國民黨通過組織該運動，加強了民眾的支持，也得到了世界各地華僑的響應。
4，持久戰
到了戰爭後期，日本在飛機和飛行員上已失去了數量和質量的優勢，凸顯了戰爭持續能力的不足。同時，美國空軍與中國空軍配合攻擊，逐漸奪取了中國各地戰場的制空權，並開始對日本本土實施轟炸。