“空军制胜论”在世界上盛行时，日军山本五十六大力推动日本海军航空兵及空军的迅速发展，并对后来的太平洋战争产生了巨大的影响。而中国正处在新旧军阀正在混战时期，陆军仍是投入最多的兵种，空军的发展非常缓慢。
截止到1937年，通过日本和中国拥有的空军数据对比来看，我们不难看出两者之间的实力真的差距之大。
1937年
日本
中国
航空兵
1个航空兵团，下辖5个飞行团，16个飞行联队，96个中队。其中，36个驱逐机中队，24个侦察机中队，20个轻轰炸机中队，16个重轰炸机中队；拥有作战飞机1156架。其中：驱逐机432架，侦察机216架，轻轰炸机180架，重轰炸机128架，预备机200架。
9个航空大队，即3个轰炸机大队、3个战斗机大队、2个侦察机大队、1个攻击机大队，共辖26个中队； 5个直属中队，飞机300架左右。
海军航空兵
日本海军航空兵力，分为海上部队和陆上部队两种，共有舰载飞机278架，陆上飞机567架，各型预备机200架，共计1045架飞机。
飞机生产能力
军用飞机90%由自己生产
抗日战争爆发后，日军抓住了中国空军发展实力较弱的情况，决定在华东地区与中国空军决战。以歼灭中国空军，夺取战场上的制空权作为第一任务。面对这一情况，受大陆军思想的影响，中国空军采取了尽量避免与日空军决战的部署，由于没有制空权，陆军在战场上处处受到了压制，损失惨重。
虽然中国空军发展较为缓慢，但在抗日战场上，中日空军较量过程中也是捷报频传。
1937年8月13日下午两点，国民政府航空委员会下达将空军主力紧急调往华东作战第一号令，于14日黄昏前，秘密到达并完成一切攻击准备。
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8月14日凌晨，中国空军奉命出击，执行轰炸任务。当时，华东沿海一带阴云密布，风速达每秒22米，并伴有大暴雨。在这种恶劣天气情况下，中国空军第５大队、第2大队先后共出动飞机76架次，分9批集中轰炸上海敌军司令部、弹药库、登陆码头等重要军事目标，以及停泊在黄浦江上的敌舰。
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遭受轰炸的日军决定实施报复行动。日本海军第一联合航空队司令官户冢道太郎命令空军偷袭在杭州笕桥的中央航空学校和安徽广德机场。当天下午14时50分，日军飞机从晴空万里台北出发，受台风影响，杭州笕桥上空云高仅300-500米，空中能见度很低。日军机只能500米高空投弹，致使命中率不高，仅炸中一些机场设施和加油车。
为了拦截实施轰炸的日本军机，18时30分，中国空军第4大队紧急升空搜索，升入4000米高空后没有发现敌机，于是穿云下降，立刻发现敌机正在杭州湾上空疏散队形，这给第4大队对其各个击破提供了良机。
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第4大队大队长高志航穿云下降时，发现１架身涂迷彩的日军轰炸机。在第21中队中队长谭文协同下，高志航占据有利位置，紧紧咬住敌机。在日军机企图钻云逃命时，高志航当机立断按下了机枪的按钮，击中日机右翼上的主油箱，日机像个火球，坠落在海宁钱塘江畔，这也是中国飞行员在空战中首战击落的第１架日机。
在高志航击落首架敌机不久，第23中队队员梁添成不甘示弱，击落第2架敌机。第4大队第22中队中队长郑少愚在钱塘江上空击落第3架敌机。看到中国战机如此迅捷、凶猛，日军战机纷纷逃散。经复查首战战况和坠机地点，确认击落日军战机6架、重伤2架，我方无损失。
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首战告捷，打破了“日本空军不可战胜”的神话。中国空军一鼓作气，于8月15日，在南京、上海、杭州等地，中日空军再次展开了大规模空战，击落敌机17架。8月16日，中国空军第3、第4、第5驱逐机大队击落敌机8架。
南京失陷后，武汉成为日本空军攻击的主要目标。1938年2月18日12时许，日军出动26架战斗机和12架轰炸机，在安徽和江西的交界处会合后，直扑武汉开始大规模空中袭击。
中国空军第４大队所属的第21、22和23三个中队，立即升空迎战日机。双方几十架飞机在武汉上空，相互追逐缠斗。虽然军战仅历时12分钟，但在三个中队的默契配合下，击落日战机12架。但也付出血的代价，大队长李桂丹在掩护战友作战时，被一架日机击中，中队长吕基淳，飞行员巴清正、王怡、李鹏翔４人也血洒长空，壮烈殉国。
为了纪念英雄庆祝胜利。２月21日，武汉各界2万余民众举行空前大游行和集会，庆祝空捷，追悼国殇，哀祭忠勇“飞将军”。
日军在武汉空战中吃了大亏，为了歼灭驻武汉的中国空军，日军调来海军“左世保”第２航空队，拟在4月29日天皇生日的当天完成轰炸武汉和歼灭空军的任务。4月29日下午２时30分，日军由战斗机和轰炸机编成的混合机群，大概有70架左右，进犯武汉。得到情报的中国空军第4大队和苏联志愿航空队70多架飞机升空击敌。
在武昌上空，第4大队与敌机比例为1：4。但空中勇士不畏强敌，奋勇突入敌机群同敌人展开了厮杀。开战仅仅5分钟，少尉飞行员陈怀民抓住战机，首先告捷，击落一架敌机。面对反扑而来的５架日机，陈怀民不时抓住战机，发起攻击。不幸战机多处中弹，在这千钧一发之际，他放弃了求生的机会，开足马力，向附近的一架敌机机背高速撞去，与敌同归于尽。
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在陈怀民英雄壮举的鼓舞下，中苏空军勇士们越战越勇，经30分钟激战，一举击落日机21架，其中战斗机11架，轰炸机10架，取得抗战以来最辉煌的胜利。
虽然日军为天皇祝寿的愿望被破灭，但亡我贼心不死的日军在再次发动武汉空袭。5月31日上午，中国空军第３、第４大队和苏联志愿航空队“正义之剑”大队相互配合，构成立体纵深的空战态势，再次击落敌机10余架。
为加快对蒋介石政府军事诱降的步伐，在国民政府迁都重庆不久，日本大本营便下令对重庆进行战略轰炸，进而动摇中国军民的抗战决心。
1938年12月26日日军开始对重庆进行轰炸。首次轰炸因天气因素，日机命中率不高。
1939年日机共出动865架次，分34次轰炸重庆，投弹1897枚，炸毁房屋4757幢，炸死市民5247人，炸伤4196人。
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1940年日军实施对重庆等地轰炸的“101号作战”，日陆军出动飞机21批、904架次，海军出动飞机54批、3651架次，共投弹27107枚，重2957吨。
1941年，日本大本营决定实施“102号作战“。这一年，日本共空袭重庆81次，出动飞机3495架次，投弹8893枚，炸死2448人，炸伤4448人，炸毁房屋5793幢。
自1937年以来，由于中国空战在长期的与日军较量中，战机损失了大半。另一个原因，1940年，苏联志愿队逐步撤离中国，仅剩1个战斗机大队留驻。因此，日军发动重庆空战时，中国的防空力量已大为减弱，中国空军仍不畏强敌，寻机应战。
1939年6月11日，日军第6次轰炸重庆，中国空军第4大队起飞15架战斗机拦截，在激战中，中国空军在抗战初期荣立过赫赫战功的高志航、刘粹刚、乐以琴、梁添成等四位优秀飞行员全部为国捐躯。
虽然日本空军在数量和技能上超过中国空军，但让日本人没有想到，他们在1937年评选出被认为最优秀的战斗机飞行员为海军航空队的南乡茂章大尉、潮田良平大尉、山下七郎大尉和陆军航空队的三轮宽少佐的“四大天王”， 个个技术精湛，作战凶猛、残忍，且都身经百战，但与中国空军交战一年多一点的时间内，竟全部被年轻的中国空军击落。
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最先丧命的是三轮宽，是日本空军中名副其实的老牌飞行员，被日本空军誉为“驱逐机之王”。1937年9月21日中秋节，日本关东军集成飞行团的战斗机大队长三轮宽率领川琦95式战斗机15架，掩护9架93式轰炸机，从大同阳高机场起飞轰炸太原。中国空军第28中队长陈其光率领的4架霍克-II飞机拦截。在敌众我寡的情况下，中国空军飞行员勇敢沉着，果断开火，一架95战斗机中弹后坠落在太原郊区麦田里，飞行员重伤身亡，在其身上发现“三轮宽”印章一枚。事后查明，此人就是日本陆军航空队的“驱逐机之王”、“四大天王”之一的三轮宽少佐。
在南京空战中，日本海军航空队第13航空队第2分队分队长山下七郎大尉成为第二个被击落的日军王牌飞行员。1937年9月22日，山下七郎从上海公大机场起飞，掩护轰炸机群轰炸南京。在苏州附近，遭到中国空军的拦截。激战中，山下七郎的座机被高志航驾驶改造后的霍克-III击伤，迫降于苏州东面的太仓县境内。山下七郎成为日军“四大天王”中唯一被生俘的飞行员。被关押在成都的战俘管理所的山下利用看管不严的机会，积极搜集军事情报，并组织战俘越狱逃跑。事情败露后，山下七郎于1945年被判处死刑。
1938年1月7日，日本海军第12航空队分队长潮田良平率舰载战斗机９架，掩护木更津航空队12架轰炸机，由南京起飞空袭南昌。途中遭中、苏空军飞机拦截。空战中，潮田良平的座机被击中身亡，成了第三个被击落的“四大天王”。
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1938年7月18日，作为“四大天王”之首的“空中霸王”，第15航空队飞行队长南乡茂章率舰载战斗机6架，掩护轰炸机14架，攻击机5架，由安庆起飞轰炸南昌，在鄱阳湖上空与中国空军展开激战。中国空军的一架飞机不幸中弹，飞机员驾驶受伤的战机向附近的一架日机撞去。恰巧撞上南乡茂章的座机，两机双双坠落于鄱阳湖中。南乡茂章死于湖中，标志着日军推崇的“四大天王”全部被中国空军歼灭。
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同时，号称日本海军“轰炸大王”的奥田喜久司，1937年晋升为大佐，1938年12月15日任第13航空队司令官，成为了抗战时期中国空军击毙的日海军航空队军阶、军职最高的军官。1939年11月4日，日本海军第13航空队司令奥田喜久司大佐率领54架重型轰炸机由武汉分两批空袭成都。遭到中国空军第29中队迎头痛击。副中队长邓从凯求战心切，当他发现日军领队长机时，立即加大油门向其冲去。一直追到成都以南仁寿和简阳交界处上空，终于将其击落，机上人员全部毙命。邓从凯因座机多处受伤而坠落阵亡。在清理战场遗物时，发现了刻有“爆击之王”字样的佩剑和奥田喜久司的印章。
在抗日战争中，中国空军虽然年轻，但面对飞机数量和质量都优于中国的日军，毫不畏惧，奋勇抗敌，谱写了一曲曲气吞山河、悲壮激昂的乐章。