在日本偷袭珍珠港后不久，美国迅速投入到抗战的一线队伍里，不过对于前线的战况并不乐观，反馈回国内的消息大多数都是美国如何在战场中失利等等。唯一让美军看到希望的就是——美国援助中国在云南边境作战的“飞虎队”取得了相对还不错的战功。
美国志愿航空队——飞虎队，是直接按照罗斯福总统的指令创建的，其目的就是为了阻击日本在缅甸战场的入侵，以保住中缅运输路线的大后方。飞虎队的成员是直接从美国陆军、海军和海军陆战队中抽调出来的，并且配有大量的美国战斗机。但是，飞虎队的存在与美国军方的关系不大，他们是一个独立于美国又需要配合中国军方作战的组织。
1942年在我国上空飞行的飞虎队第三中队
1941年8月1日，飞虎队第一小组在缅甸皇家空军基地成立；由3个战斗机中队组成，每个中队有3架到6架战斗机。第一小组由美国航空安全委员会退休上尉克莱尔·香诺尔特（Claire Shannolt）指挥；其中队员有99名飞行员，包含33名陆军、59名海军、7名海军陆战队退役士兵。飞虎队在取得了和中国中央飞机制造厂（CAMCO）合作后，并于1941年8月至11月抵达缅甸仰光。
1942年5月，香诺尔特在昆明的办公室内
克莱尔·香诺尔特在昆明打棒球
而此时，中国中央飞机制造厂手里只有99架柯蒂斯H-81战斗机，这些飞机都是我国从英国的战斧Mk.IIB战斗机中买来改进的。到了我国中央飞机制造厂之后，它们都被命名为：H-81A-2和H-81A-3，而柯蒂斯H-81战机在飞虎队中的叫法则是P-40战斧战斗机。这些飞机数量虽然很多，但实际上装备于部队的不超过50架，其余的都在仓库或者维修中。
P-40战斧战斗机
截至1941年11月，我国的4个空军战斗机群中只有38架完好的歼击机，包括：15架I-16、11架I-15bis、10架I-153、1架柯蒂斯H.75和1架英国角斗士战机。另外，在我国空军学校内还有12架苏联I-16、8架I-152战机。但是飞虎队的成员也并非美国空军的精锐，他们的飞行水平也比较一般。在此前，这些飞虎队成员大多数都是参加侦察和轰炸任务，所以他们中只有12个人具备驾驶单翼飞机的经验。在抵达仰光后，为了适应单翼飞机飞虎队成员开始大量的强化训练，在训练过程中难免发生一些意外；其中就有12架战机失踪，3名飞行员遇难，还有14名飞行员违反规定逃回美国。
1941年12月8日， 飞虎队第一小组只剩下了82名飞行员、69架战机其中只有57架在服役，其余的在中央飞机制造厂里维修。所有战斗机都按照了英国皇家空军的标准进行涂装，但是既定的迷彩方案和杜邦漆的使用略有偏差，尤其是在机翼下方的图案最明显；英国的飞机涂装大多呈深绿色和棕色，而飞虎队的飞机涂装呈浅灰色和一些杂质油漆。
早期我国战机的特点还是非常明显的，在机翼和方向舵上都印有国民党的青天白日旗；而且每一架战机上都有一个独特的编号，第一中队的编号从1至33，第二中队的编号从34至66，第三中队的编号从67至99。战机编号最初是印在飞机头部，不过后来又移到了飞机尾部，编号后面彩条代表的是战机所属的中队，第一队为白色，第二队为蓝色，第三队为红色。
飞虎队成员和P-40战机合影
飞虎队成员罗伯特 史密斯在昆明与P-40战机合影
同年12月10日，飞虎队第一次执行任务，由第三中队的埃里克·席林（Erik Schilling）和第二中队的艾伦·克里斯特曼、爱德华·雷克特、爱德华·雷克多驾驶三架P-40战斗机进行无武装侦察飞行。期间，在印度南部发现100多架日本战斗机，然后又在班加罗尔地区加了两次油，并顺利返回基地。
12月12日，飞虎队第三中队驾驶23架P-40战斗机向缅甸南部的明加拉敦（Mingaladon）机场进发，此处原本是英国皇家第67空军的“布法罗”基地。除了英国皇家空军留下来的两个中队以外，其他成员都是从前线撤回的士兵，没有成熟的战斗机驾驶经验，所以还得进行大量的飞行培训。
位于美国二战博物馆内的P-40战机
12月18日，飞虎队第一和第二中队驾驶34架战斗机飞往云南昆明，此时昆明基地已经成为西南战区最重要的基地之一；不过缅甸基地仍然留守了12架战机，而且还为前线提供后勤供应、维修等任务。20日，印度中南半岛发现日本战机的踪迹，到了21日在昆明附近又发现10架日本Ki-48轰炸机。飞虎队第二中队迅速升起了10架P-40战机前去执行任务，由4架战机负责拦截，6架战机负责掩护空军基地。同时，原本就已经部署在云南地区的第一中队也升起了16架战机飞往昆明基地，必要时它们可以击落日本战机或者拦截它们的逃跑路线。
我军士兵与P-40战机合影
因为技术等方面的能力有限，我国的战斧P-40战机经常会发生一些小故障。在飞虎队阻击日军的飞机时，指挥官的无线电通讯和武器发生了故障，所以一部分P-40战机还没有参加战斗就被迫降落。但是，在空中的追逐中，一部分飞行员依然在没有接到指挥的情况下向日军战机开火。几个小时之后，飞虎队第一中队返回基地，少数日军战机在野外扔了几个炸弹后仓皇逃跑。
飞虎队幸存下来的P-40战斗机
这是飞虎队出征以来的第一次战斗，他们击落了4架日军战机，并且还登上了美国的《时代周刊》；在全世界注目下，美国首次公开了“飞虎队”这个称号，而且在这一次战斗的鼓舞下，美国民众更加坚信战胜轴心国的希望越来越大。
昆明的空军基地距离前线比较远，日军的轰炸机在P-40的拦截下根本无法偷袭；所以当日军第一次袭击失败后，他们就将矛头转向了缅甸战区，而此时飞虎队第三中队正在缅甸仰光基地等待日军的到来。
12月23日，日本战机第一次在仰光进行大规模空袭，其主要战机包括：60架Ki-21轰炸机、20架Ki-30俯冲轰炸机、30架Ki-27。飞虎队第三中队为了阻击日军，升起了12架战斧P-40战机，又从第67英国皇家空军那里拿来了15架F2A水牛式战斗机参加战斗。
日军战机的数量几乎是飞虎队的3倍以上，初期的战斗中飞虎队并不占据任何优势；但是，在克莱尔·香诺尔特(Claire Shannolt)上尉的指挥下，飞虎队最终还是以最少的伤亡重创日本空军。
四川省大邑县抗日战争博物馆内的飞虎队照片和衣服
克莱尔·香诺尔特的战术实际上非常简单，他下令飞虎队利用战斧战机和水牛战机的机动优势，升至日军战机头上，然后采取俯冲攻击，并多次循环打乱日军战机队形。飞虎队共击溃20架日本战机，其中战斧击溃了14架，英国的水牛击溃6架；日军飞机有11架丧失战斗力，9架被飞虎队直接击落。而飞虎队仅损失了3架战机和2名飞行员，这次的战绩再次让飞虎队名声大噪，同时也在日军心里埋下了更大的仇恨。
一架日军战机采用自杀式袭击，坠毁在英国皇家空军基地内
2005年8月18日，重庆江北机场，我国民众欢迎飞虎队老兵
两天后，日军又进行第二次空袭，这一次行动的战机数量比上一次更多，包括了65架Ki-21轰炸机、27架Ki-30俯冲轰炸机、32架Ki-27和25架Ki-43。应对这次空袭飞虎队同样处于劣势，他们只使用了12架战斧P-40和18架水牛式战斗机参加战斗，不过他们还是和上次一样取得了相当不错的战绩，甚至于这次击落日军战机的数量比之前更多。
战斧P-40战机共击溃了27架日军飞机；水牛式战斗机共击溃了8架日军飞机，其中有2架P-40被日军击中，飞行员被迫跳伞逃生；而驾驶水牛战机的飞行员有4名被击毙身亡，战机坠毁。
飞虎队成员在维护P-40战机
12月28日，日军发动第三次空袭，鉴于前两次的失败后，这次日军调整了进攻方式，他们采用7架轰炸机分散轰炸不同地区，从而让飞虎队难以拦截。这次飞虎队启动了4架P-40和12架水牛，在升空之后，飞虎队的战机被日军飞机包围，在经过了几番缠斗之后，双方都没有造成太大的损失。其实日军的这一次进攻并不是针对地面，而是有目的的针对飞虎队，还好飞虎队战机最终还是突破了日军的包围飞回基地，但是战机同样也遭受到了不同程度的损毁。
在缅甸地区，飞虎队成员在树下维修一架P-40战机
这一战之后，飞虎队第三中队只剩下了6架半残废的P-40战机；12月30日，这几架战机飞往昆明空军基地进行维修，并用第二中队的18架P-40战机进行替换。1月15日，飞虎队第一中队也抵达了缅甸地区与日军作战，这次他们采用的是轮番上阵的作战方式，在经过了几个星期的战斗之后，第三中队的战机也陆续回到了前线与第一中队并肩作战。
我国的后勤人员正在维修P-40战机
在昆明进行维修的P-40战斗机
缅甸地区的战斗愈发激烈，地面部队的盟军逐渐失利。2月16日，仰光空军基地被迫解散，飞虎队也不得不转移至缅甸中部的马圭省。3月中旬至4月初，飞虎队的所有战机又转移至了云南瑞丽的垒允(LOIWING)中央飞机制造厂内。然而，一切并没有好转，4月30日，日军彻底地切断中缅路线，开始对中缅边境进行大范围轰炸；飞虎队也在此时撤离了云南瑞丽的飞机制造厂，其中还有22架战机正在维修，但同样也被日军一并摧毁。
一名坠机的日本士兵，他身边还丢着一把武士刀
1942年春季，飞虎队再次收到武器和人员的补充，其中包括10名从我国空军学校退役的教官，还有3架战斧P-40E战斗机，这批战机的编号从101至103。5月份，飞虎队每个中队再次分配到12架战斧战斗机，但是这些战斗机上没有任何飞虎队标志，属于我国军方的正式飞机。然而，这些飞机依然存在很多缺陷，只能当作是训练机或者侦察机使用。
从瑞丽撤退之后，飞虎队在云南保山基地进行短暂的整顿，但很快他们又被分配到中国各个机场执行防空任务；第一中队被分配到了广西桂林，第二中队被分配到了重庆，第三中队则留守昆明基地。6月13日，驻守在桂林地区的第一中队进行了罕见的大规模空战，此次日军的进攻包括了Ki-45和Ki-27战斗机以及Ki-48轰炸机，在战斗中飞虎队第一中队击落1架日军轰炸机和3架战斗机。
广西桂林飞虎队旧址
飞虎队最后一次战斗是在湖南衡阳地区，这一次飞虎队第一中队击落了2架日本Ki-27战机，虽然他们赢得了此次胜利，但是美国援华行动部队也在这一天结束，飞虎队就此解散（7月4日）。
根据资料记录，飞虎队在短短的7个月中，在空中共摧毁了230架日本战机，在地面摧毁66架。而日军的记录是，在空中摧毁了110架飞虎队战机，在地面摧毁了47架。作战中飞虎队共损失了10名飞行员，3名被日军俘虏，7名在坠机中丧生。另外，飞虎队有12架战机失踪，8架被高射炮击落，有23架在维修中被日军摧毁。