各國考察空軍教育，從此脫離了陸軍系統，開始空軍生涯，出國後周至柔苦學英語，認真考察了各國航空建設和空軍訓練。1934年4月周至柔回國，向蔣介石呈上考察報告和建設空軍計劃書；7月14日任中央航空學校校長，對學員進行嚴格的技術訓練和精神訓練，還多次單獨駕駛飛機練習飛行。1934年5月，蔣介石成立全國航空建設會，自兼委員長，周至柔為常務委員。
1936年1月24日，周至柔被國民政府敘任陸軍中將；任國民黨航空委員會主任，負實際領導全國航空事業責任，他抓緊時間培養飛行員，向外國購買飛機，在全國各地建立軍用飛機場；5月航空委員會又進行改組，蔣介石兼任委員長，周至柔為主任委員；10月在蔣介石五十壽辰之日，空軍特由高志航領隊，使用美製飛機，在南京上空編成“中正”、“五十”四個字型，國民黨空軍已經初具規模。1937年5月劃全國空軍軍區，再改組航委會，周至柔為常務主任委員兼第一廳廳長。1938年任昆明中央航校校長。抗日戰爭時期兼任空軍前敵司令部總指揮，率中國空軍對日作戰。
正當中**隊準備大反攻之時，日本突然宣佈撤離，與此同時，國社兩黨和解，之後就是整軍備戰，因為懂空軍的人並不多，他先後指揮空軍對蘇聯作戰，如今對美國作戰，王漢章非常重視，美國各方面比蘇軍更為強大，尤其是美國的經濟能力十分恐怖，這樣一來，他們的後勤補給就非常的充分，如今空軍已經成為戰爭的制勝法寶了，中美兩國都知道這點，那麼在雙方在勢均力敵的時候就要看誰的戰術更為高明瞭，周至柔去美國留過學對美國有一定程度的瞭解，對付這樣的敵人，也就非他莫屬了。
下屬很快就將周至柔的命�