1937年12月，南京失守后，國民政府機關(guān)、軍事委員會和中共代表團、八路軍辦事處等機構(gòu)紛紛遷到武漢，武漢成為當時抗戰(zhàn)的指揮中心。

侵華日軍積極策劃進攻武漢，一方面派飛機對武漢狂轟濫炸，一方面派地面部隊迅速推進。武漢當時是中國空軍的重要基地之一。日軍以近400架飛機連續(xù)轟炸武漢等地，欲奪取這一地區(qū)的制空權(quán)。

在武漢會戰(zhàn)期間，裝備處于劣勢的中國空軍在蘇聯(lián)志愿飛行隊的配合下，在空中奮勇抵抗并多次擊退了日軍的進犯，還配合地面戰(zhàn)斗頻繁出擊，轟炸和掃射溯長江而上的日軍，取得了一系列輝煌戰(zhàn)績。

1938年1月5日，蘇聯(lián)空軍志愿隊100多人飛抵武漢，加入戰(zhàn)斗序列，而在淞滬抗戰(zhàn)和南京保衛(wèi)戰(zhàn)中遭受嚴重損失的中國空軍也得到部分補充。

1938年2月18日上午9時許，日軍出動38架各式飛機空襲武漢。李桂丹率領(lǐng)中國空軍第四大隊和蘇聯(lián)空軍志愿隊分別從漢口、孝感和南昌等地起飛迎擊，迅速將敵機攔截在距離武漢市中心50至75公里的地帶，并展開了激烈的廝殺。激戰(zhàn)十幾分鐘，日機開始被擊中墜落，日本指揮官金子隆司大尉也墜機身亡，其他則狼狽逃竄。

這一仗，中蘇空軍共擊落敵機14架，取得了武漢保衛(wèi)戰(zhàn)中的首次空中勝利。不幸的是大隊長李桂丹、中隊長呂基淳和其他多名飛行員壯烈殉國。

2月21日，各界民眾萬余人舉行集會和游行慶?？战荨⒆返繃?。中共中央和駐武漢的第18集團軍代表周恩來、董必武、葉劍英等出席集會并敬送挽聯(lián):

為五千年祖國英勇棲牲，功名不朽；有四百兆同胞艱辛奮斗，勝利可期。

4月20日，駐扎在孝感機場的一架中國空軍戰(zhàn)機在試飛中發(fā)現(xiàn)一架日軍飛機，并將其擊落，在檢查敵機殘骸時發(fā)現(xiàn)了日軍近期準備發(fā)動新一輪空襲的重大情報。

果然，在4月29日下午，日軍為慶祝天皇生日，特派佐世保十二航空隊的39架飛機空襲武漢，目標是中國的空軍基地和漢陽兵工廠。早已嚴陣以待的中國空軍由毛稼初和董明德率領(lǐng)19架伊-15型戰(zhàn)斗機，會同蘇聯(lián)飛行員圖恩、別斯帕洛夫繃圖斯等駕駛的45架戰(zhàn)斗機占據(jù)了有利高度，奮起迎戰(zhàn)。日軍被打了個措手不及，半個小時后，中蘇飛行員擊落日機21架，打死飛行員50名，兩名跳傘的飛行員被活捉。

5月31日，日軍又卷土重來，以36架驅(qū)逐機和18架轟炸機再次進犯武漢。這次也不例外，日軍重蹈前兩次空戰(zhàn)的結(jié)果，被中蘇戰(zhàn)鷹合力擊落了14架。此后，中國空軍在蘇聯(lián)志愿飛行隊的配合下，接連取得了“七一六”“八三”和“八一八”等空戰(zhàn)的勝利。

6月后，日本大本營下達命令，決定“以初秋為期，攻擊武漢”，武漢保衛(wèi)戰(zhàn)進入了新的階段。中國空軍除保衛(wèi)武漢上空外，還主動出擊，打擊南京、蕪湖一帶的日軍飛機場和長江內(nèi)的日軍艦艇，破壞日軍海陸空的“立體”進攻。此外，中國空軍還不時直接打擊日軍地面部隊，打擊點主要選擇日軍的指揮部、車站、軍用列車、倉庫、浮橋、炮兵陣地、步兵集結(jié)點、機械化部隊和行軍隊列，取得了相當?shù)膽?zhàn)果。據(jù)統(tǒng)計，從5月至10月，中國空軍擊落敵機60余架，炸沉炸傷敵大小軍艦100余艘。