上世纪三十年代的旧中国，长期的军阀混战，致使民不聊生，国家穷困不堪。当时的南京国民政府虽然也有空军，但是，由于财力捉襟见肘，空军一直得不到发展，规模极为弱小，到一二八事变爆发时，面对穷凶极恶侵入我国的日军航空队，国军空军也只能勉为其难迎战。

1932年1月28日夜23点30分，日军发动进攻，海军航空兵舰载机配合作战，对上海多处目标狂轰滥炸。当时的国军空军力量相当薄弱，仅有50余架作战飞机，200名飞行员。而日军在上海有舰艇24艘，其中包括凤翔号、加贺号2艘航空母舰，以及能登吕号水上飞机母舰，装备舰载飞机81架。尽管双方力量如此悬殊，国军空军还是集中2个比较精锐的航空队赶赴前线，可是仅仅只有9架飞机，更惨的是居然有沃特O2U-4、容克斯K-47等四种型号。

此时几派军阀杀得昏天黑地般的中原大战，刚刚结束一年零两个月，国内零星战乱频频，当时的国军步兵许多部队就连步枪和子弹数量都不够，更别提能顾及到空军建设。仅有的那么点空中力量，还分属几个派系，平时还都是剑拔弩张，因此在一二八事变中装备杂乱的国军空军，实战效果不言而喻。2月5日，9架国军飞机遭遇到5架日军三式和十三式飞机，双方战斗了40分钟。

本来国军飞机数量占优势，可是飞行员训练不足加上老旧飞机性能差，这么长时间根本没能集中攻击日机，反而有几架还受了轻伤，不得不退出了战斗。接下来的时间里，国军空军深知日军优势极大，自己这几架飞机还经常出故障，只能暂停飞行。2月下旬，广东地方空军增援的7架飞机到了上海，南京国民政府还从其他地方调拨了一些性能相对好点的飞机到上海，这样就凑齐了25架飞机。

2月26日，中日双方爆发激烈空战。当天，日军出动6架三式和9架十三式舰载战斗机，袭击国军在杭州笕桥机场集结的飞机。国军空军起飞迎战，只见双方数十架战机穿云破雾、往来穿梭、大打出手。最终国军空军2架飞机受重伤，1架轻伤，日军则有2架十三式飞机被打成重伤，挣扎着飞到海上坠毁。

从这场空战来看，双方损失似乎差不多，其实日军在各个方面均完全占上风，如果再次爆发空战，其结果还犹未可知。

一二八事变中发生的空战，打醒了国民政府高层，此后拟定了1932年至1937年的空军五年发展计划。首先增设了几个航空学校，培训各种航空人才，又陆续从国外引进了大批各种型号的飞机。1937年2月，还与德国在萍乡合办航空器材公司，并且利用国外技术和进口的零部件，于1936年在韶关飞机厂仿制美式霍克双翼战斗机。截止到1937年，国军空军作战飞机增加到300多架，全国建有机场100余个。