1937年7月前，日本陆海军航空兵共装备各型作战飞机2300多架，预备飞机近300架。在发动七七事变时，侵华日军出动作战飞机440多架，以后随着战争规模的扩大，逐渐增加到870多架。而反观当时的民国空军，虽然有约600架飞机，但是，能够作战的仅有220多架。

这些飞机都是从西方国家进口，型号五花八门，机型过时，大多数面临淘汰。最要命的是，旧中国无论国力还是工业基础，都相当薄弱，没有航空工业，飞机战损一架就少一架。抗战头三个月里，民国空军虽说击落了30架日军飞机，但是自身损失更大，仅剩下36架飞机还能勉强作战。此时制空权被日军牢牢掌控，地面国军部队以及重要地点经常遭到日机轰炸，人员物资损失惨重。1937年底，前苏联开始派遣航空志愿队参加对日作战，形势稍微好转。

截止到1938年初，约有670多架飞机和3600多名空勤人员到达我国，在同年6-10月爆发的武汉会战中击落日军飞机100多架。1939年，抗战进入相持阶段，民国空军得以喘息，并以苏制飞机为基础，空军飞机补充到210多架。同时期日本陆军航空队装备飞机1730架，海军达到3040架。1940年，前苏联援华航空队撤回国，独立对付日军的民国空军只剩下不到50架飞机，侵华日军则有960架飞机。1941年，经过整理维修，民国空军有飞机65架，已无力大规模出击。

完全掌握制空权的日军相当嚣张，在我国天空进行狂轰滥炸，日本飞机自1938年2月开始至1943年8月，对战时陪都重庆的持续轰炸，致使大量军民死伤，建筑物毁坏无数，日军犯下了滔天罪行。1941年12月，形势出现了转机，这月30日，美军陆航退役军官陈纳德率领志愿航空队来华，支援中国抗战。这支队伍由美军退役空勤人员组成，待遇相当优厚，他们合同期一年，飞行员月薪600美元，要知道当时在美军中飞行员月薪还不到400美元。

中队长月薪750美元，地勤人员350美元以上，另外每月30美元津贴、报销差旅费、免费食宿和每年30天带薪休假，每名志愿人员1万美元人身保险，击落一架敌机奖励500美元，伤残和丧生者可获得六个月的薪水。这支具有雇佣兵性质的航空队装备100余架P-40战斗机，在战斗中表现不俗，到1942年6月，共参战100余次，击落击伤日机约200架，自身战损和受伤80架左右。当时美日两国在太平洋战场交战正酣，没有多余飞机支援中国战场，因此强大的日军航空兵仍然掌握制空权。

随着二战形势有利于盟军，美国自1943年加大对华武器援助力度，并帮助民国空军将飞机扩充至500架，并在志愿航空队的基础上成立美军第14航空队，该队拥有100多架战斗机和40多架轰炸机。力量增强的中美空中力量自1943年开始，与日军爆发多次空战，其中3月在成都的空战击落日机6架。1943年8月23日，47架日机企图空袭重庆，被民国空军击落2架，此战终结了日机对重庆的轰炸。逐渐夺回制空权的中美空军也发动了对日军的空中打击，仅1943年7月就进行了多次空中打击。

7月1日，9架B-25轰炸机向九江、汉口日军实施了攻击。3日，另有5架B-25轰炸机和4架P-40战斗机袭击了南昌日军机场。7月9日，又有2架P-40战斗机再次空袭了南昌机场。据日军记载，1944年豫湘桂战役期间，衡阳、常德附近的日军，遭到30多架飞机的轰炸。同年12月，南京附近日军被中美空军13架飞机进行打击，日机起飞迎战被击落2架，另外17架日机在地面被炸毁，8架受伤，此战日军共损失飞机27架。此后不久，太原日军机场和兵工厂遭到8架国军飞机的轰炸等等。

在抗战后期，美军在华人员达到6万余人，其中空军34720多人，经过双方空军紧密合作，迎来了抗战的最后胜利。