1950年7月2日，周恩来总理约见了时任苏联驻华大使罗申，会谈中表达了中国对朝鲜军队能否挫败美国干涉的担忧；同时称为以防万一，准备在中朝边境集结9个师的兵力，一旦美国越过三八线，那解放军将准备以志愿军的形式入朝作战。
会谈最后，周总理代表中国第一次向苏联提出，希望苏联空军能够对志愿军提供空中掩护。
“苏联能否从空中确保对这些兵力的掩护？”
而这最后的内容，则是此次会谈的核心。
7月5日，斯大林通过大使罗申给了周总理正式的答复：
中国志愿军入朝以后，苏联将尽力为入朝作战的中国志愿军部队提供空中掩护。
毛主席看到这封电报后皱了皱眉，因为这份答复中充满了不确定性，留有各种猫腻。
乍一看苏联似乎是同意了中国的请求，但是在答复词中留了很多“余地”，比如“尽力”一词并没有明确标准，为苏联提供支援的限度留下了很多空间；
另一个就是答复中并没有明确说明苏联空军是否会参战，“空中掩护”是什么样的空中掩护，这也让中国非常没底。
在7月7日“联合国军”入朝干涉以后，斯大林有些着急了，7月13日给中国发报：
我们尚不知道您是否已经决定在中朝边界部署九个中国师。如果您已经做出这样的决定，那么我们准备给您派去一个配备一百二十四架飞机的喷气式歼击师，用于掩护这些部队。
这封电报有两层意思，一是催中国出兵；二是给予志愿军空中掩护，但是没有说苏联空军会直接参战，背后的意思很有可能是暗示将飞机交给中国。
随后中苏就飞行员训练和装备移交的事宜进行了商讨，其实此时朝鲜军队还是顺利的，所以中苏两国的重点是在维护朝鲜战略总后方中国东北的防务上，保证这些地区不受美国空军的战略轰炸影响。
苏联的意思已经很明确了，为了不和美国发生正面冲突，苏联只答应保护中国境内的安全；而中国在朝鲜人民军作战顺利的情况下，也没有再催促苏联答应出动空军保障志愿军入朝，工作重点则放在了如何接受苏军援助的两个空军师上面。
然而9月15日，当美军在朝鲜仁川登陆以后，战况发生了逆转。
10月5日，中央决定组建志愿军，但是苏联是否会派空军支援成为了领导人们关心的焦点。
10月7日，美军两架F80战机侵入苏联领空，并使用机炮扫射了苏军的一个空军基地，虽然美军称这是一次误会，但斯大林认为这是美国给苏联的警告。
10月8日苏联给出了明确回复，空军只对中国境内支援，没有入朝作战计划。并明确表示就是为了避免和美军发生正面冲突，防止第三次世界大战的爆发。
苏联的回复如同晴空霹雳，当天中央就派周恩来和林彪一起去莫斯科，就苏联空军是否支援志愿军一事找斯大林面对面商量。
苏联知道周恩来等人此行的目的，斯大林很快就和两人安排了会面，会议一开始周恩来和林彪就开门见山地说：
“如果中国组成志愿军入朝，请苏联派空军支援。”
这里要说的是，周恩来并没有把中国出兵朝鲜的决定告诉斯大林，而是以苏联提供空军支援为中国出兵的前提来谈。
斯大林很犹豫，他承诺会给中国提供武器装备上的支援，但是拒绝派空军直接入朝参战，表示苏联空军只能保护中国境内的目标，不能进入敌后，以免刺激美国。
苏联一直担心美苏的直接军事冲突会引发第三次世界大战，甚至表示即便朝鲜亡国，也不能冒这个险。
斯大林的回答让周恩来和林彪非常失望，向来以和蔼著称的周恩来在会议中表现出了明显的不快。
周恩来再次向斯大林解释了没有苏联的空中支援，中国出兵将会很困难，暗示不排除不出兵的可能性，林彪也从军事角度上进行分析，强调苏联空军对于战争的重要性。
然而斯大林却只是强调中国出兵会有什么好处，对于中国关心的苏联空军一事，一直避而不谈或一笔带过。
双方僵持不下，最后斯大林见实在说不过，就承诺在两个月或两个半月后出动空军支援志愿军，因为苏联空军还没有准备好。
这个回答很难说不是敷衍，一来朝鲜不说两个月了，半个月都难撑过；二来斯大林还是没有说清楚苏联空军出动的范围到底在哪，是仅限于中国境内，还是入朝参战。
模糊的回答让周恩来非常着急，但也只能将斯大林的答复汇报给毛主席。
毛主席收到电报后陷入了沉思，没有苏联空军的支援，志愿军将在极大劣势下和全世界最现代化的美军作战，且不说将付出更为沉重的伤亡，战争是否能打赢也成了问题。
抗美援朝事关重大，对于刚刚建立起来的新中国不仅仅是“立国之战”这么简单，毛主席必须要深思熟虑。
苏联其实也知道自己的行为有点背信弃义，为了安抚不满的中国代表，于是举行了一个宴会。宴会中斯大林亲自向周恩来和林彪敬酒，但林彪坚决拒绝喝下和斯大林碰过杯的酒，林彪的态度已经很能说明一切了。
10月13日，毛主席将已经前往东北前线的彭德怀和高岗召回北京参加紧急会议，此时中央领导还相信苏联会在两个月后出动空军支援，于是仍然决定如果美军越过三八线，中国就出兵援朝。
当时定的策略是先打南朝鲜伪军，这是我军有把握的，以此来振奋朝鲜人民军重组，将战争拖到两个月后等苏联空军参战。
而且毛主席认为如果不参战，对中国东北是非常不利的：
“整个东北边防军将被吸住，南满电力将被控制。”
“总之，我们认为应当参战，必须参战。参战利益极大，不参战损害极大。”
14日斯大林收到了毛主席的电报，其实斯大林本人是非常想支援志愿军的，但是苏共中央中很多人不赞成，就是担心苏联空军介入会引发世界大战。
最终斯大林告诉周恩来：
“只派空军到中国境内驻防，两个月或两个半月后也不准备进入朝鲜境内作战。”
得知苏联的明确态度后，17日毛主席再次急召彭德怀入京商讨，毛主席认为就算苏联不出动空军，我们也要自己干。彭德怀表示支持毛主席的意见。
同日，周恩来向斯大林转达了中国抗美援朝的决定。斯大林非常感慨，说：
“还是中国同志好，还是中国同志好，毛泽东同志不愧是真正的马克思主义者、国际主义者。”
值得一提的是，当第一次战役胜利之后，苏联的飞机就开始出现在了鸭绿江上空；二次战役结束后，志愿军逆转战局，苏联的装备援助也源源不断地抵达。
1951年1月，斯大林同意用两个空军师掩护青川江以北的志愿军交通线，并要求将最先进的米格15战斗机援助给中国。
不过苏联的参战还是很谨慎的，飞行员必须身穿志愿军或人民军军服；不能从苏联境内起飞，只能从东北起飞；空战战场不得靠近联合国军占领区，不得出现在黄海上空，不得飞越39度线……
所以苏联空军的支援是有限的，除此之外，苏军高炮部队也进入了朝鲜担负了后方的防空任务。
据战后统计，苏军空军和高炮部队共击落美机1309架，牺牲飞行员约200名。