中国空军建设起步较晚，1928年才开始建立。到1936年，其正式编制为9个大队，中国空军各种飞机已有600余架，其中战斗机305架，可用于作战的188架。
当时中国空军的主力机种是美制“霍克三型”(约60余架)与“霍克二型”(约10余架)战斗机，其余机种多执行轰炸等任务。而抗战初期，侵华日军的各种飞机多达800多架，且其装备性能、指挥和作战能力都占优势。
七七事变爆发后，中国空军曾准备集中兵力首先攻击华北之敌，作战方法主要是通过突然袭击的方式，破坏日军在天津、北平、山海关、锦州等地的基地。但随着八一三事变爆发，国民政府遂改变空军作战计划，规定“空军应集中主力协同陆军，先歼灭淞沪之敌”。于是，国民政府空军的作战范围主要集中在以杭州、南京、上海三角地带为主的华东与华南一带。
1937年8月初，日军第三舰队到达舟山群岛，准备向淞沪发起进攻，其所属飞机开始侦察杭州笕桥、翁家埠、乔司、诸暨等机场以及上海的虹桥机场、吴淞炮台，企图“在开战的第一天集中全部航空兵力，急袭敌空军，取得先发制人的胜利”。但日机在执行侦察任务时，被国民政府空军发现并进行了跟踪。
8月13日，日本海军第三舰队司令下达了“应以全兵力，先发制敌，击破敌空军”的命令。国民政府则针锋相对，于当日派轰炸机飞到公共租界上空示威、展示力量达半小时之久。下午，国民政府航空委员会在南京发布《空军作战命令第一号令》，“各部队应于14日黄昏以前，秘密到达准备出击之位置，完成攻击一切准备”；8月14日，国民政府航空委员会又发布了《空军作战命令第二号令》，决定调集空军部队先行对上海地区的日军开展攻击。
8月14日，国民政府空军第五大队、第二大队、第四大队和中央航校暂编大队都出动飞机，集中轰炸了上海日军重要目标，有力地配合了地面部队扫荡敌人的战斗，轰炸了上海日军司令部及兵营、临时机场、军械库以及日本第三舰队旗舰“出云”号等多艘舰船。下午，日军轰炸机13架自台湾来袭苏浙的主要机场，第四大队在刚刚飞离机场、油量将尽的情况下起飞，在杭州笕桥上空冒雨迎战。大队长高志航率机奋勇反击，经过30分钟激战，全大队共击落敌机6架（日方称被击落3架），己方无一伤亡。
