後的1個多月，日機未敢再侵武漢。
其二、充分發揮空軍作用，積極配合陸軍作戰。
1938年3月，中國空軍撤消前敵總指揮部，另設3路司令部：第1路司令部駐南昌，協同第3、第5戰區作戰；第2路司令部駐廣州，指揮駐廣東、湖南的空軍部隊，協同第4戰區作戰；第3路司令部駐西安，指揮駐河南、湖北等省的空軍部隊作戰。
1938年1～2月間，中國空軍經補充後，即集結主力，對華中戰場和津浦鐵路南段的日軍機場和陣地及在長江內活動的日艦實施轟炸，並截擊破壞粵漢鐵路之日機，給敵以重大損傷。3～5月間，中國空軍支援陸軍參加臺兒莊大戰及徐州等會戰。在“三·一八”、“三·二五”和“四·一○”空戰中，擊落日機15架，擊毀3架，並多次轟炸日軍陣地、車輛及集結與潰逃部隊；其中僅3月18日，即向日軍陣地投彈67枚，斃敵甚多，炸燬坦克、裝甲車10輛。另外，還轟炸了黃河以北的安澤、靈石、風陵渡等日軍據點，攻擊了日軍渡黃河的部隊。9月21日，中蘇空軍出動飛機，協助第17軍團進行武漢外圍戰，連續轟炸羅山、柳村一帶，遲滯了日軍在豫南的進展。
其三，深入敵後，攻擊日軍佔領區的軍事目標。
1938年1月至6月，中蘇空軍轟炸日軍機場20餘次，炸燬敵機100餘架。7月8日，中蘇空軍出動5次，轟炸安慶、蕪湖日軍機場及湖口日艦，炸燬日機20餘架，重創日艦10餘艘。8月，中蘇空軍繼續頻繁出動，轟炸九江、安慶一帶日軍艦艇及登陸部隊，炸沉大小艦艇9艘，炸傷23艘，遲滯了日軍向武漢方面的推進。中蘇空軍自保衛武漢以來，前後5個月，共計炸傷日艦67艘，炸沉23艘，炸燬日機16架，擊落日機62架，擊傷9架。＇何應欽：《八年抗戰之經過》，金文圖書有限公司，1982年版，第311頁。＇
其四，遠端奔襲日軍後方及日本本土。
1938年2月23日，中蘇空軍從漢口起飛，跨海襲擊日軍在臺北的松山機場，炸燬日機12架、兵營10座、機庫3座，給敵人造成很大損失。5月19日至20日，中國空軍第14隊隊長徐煥升及僚機俗彥博駕駛馬丁轟炸機兩架，首次遠征日本，是對日本帝國主義者精神上的一次打擊。日本隨即加強了本土的防空力量。
從1938年1月至10月的10個月中，雖然中蘇空軍在力量上處於劣勢，但他們英勇作戰，以弱勝強，共擊落擊毀日機264架。武漢、廣州淪陷後，中蘇空軍的根據地西移四川的成都、重慶等地。11月，蘇聯空軍志願隊又奉命暫停作戰，集中到蘭州對飛機進行大修。日軍掌握了中國廣大地區的制空權，對中國大後方的戰略要地重慶、成都、蘭州等地進行了多次猛烈的轟炸。
1939年初，中國空軍擁有飛機不到100架，無法與保持約700架飛機的侵華日軍航空兵相抗衡。在這一年裡，雖然中國空軍補充了200架新機，蘇聯空軍志願隊新機隊來華參戰，但始終是在困境中堅持抗戰。1940年夏，日軍集結陸海軍航空隊297架飛機，聯合發動代號為“一百零一號作戰”的空襲作戰，對以重慶、成都為中心的中國大城市和空軍基地進行持續轟炸，給中國後方造成巨大損害。同年9月，日軍使用了新研製的零式驅逐機以後，空中戰場的形勢更加嚴峻。1940年底，中國空軍僅存飛機65架。1941年6月22日，蘇德戰爭爆發，蘇聯飛行員陸續回國後，中國空中戰場的作戰更加艱難。
三、美國志願隊與中國空軍並肩作戰
日本發動侵華戰爭後。美國對日本多年奉行綏靖政策。中國抗日戰爭進入相持階段，美國一面向中國提供援助，一面向日本大量出口戰略物資。隨著日本對中國軍事侵略和經濟掠奪的加劇，使它與美國的矛盾日益加深。美國為了自己的戰時利益和長遠的戰略目標，在太平洋戰爭爆發前後，採取了從經濟、政治上支援中國，聯合中國，共同抗日的政策。
1941年初，中國空軍從蘇聯購買轟炸機100架、驅逐機148架，但蘇制驅逐機效能仍遠遜於日軍的零式驅逐機，所以很少主動出擊。4月，中國成立空軍總指揮部，負責作戰訓練工作，5月又在昆明設立第5路司令部。羅斯福總統簽署“租借法案”及允許美國預備役軍官和從陸海軍航空隊退役的人員參加美國志願航空隊到中國對日作戰的命令後，6月間中國從美國購買到P—40驅逐機100架。7月，由美國陸軍航空隊退役軍官陳納德組建的美國志願隊（即“飛虎隊”），