1931年，日本在中国的东北地区精心策划了“九一八”事变，发动了侵华战争。因日本对苏联远东地区的边境安全造成威胁，以至于两国的矛盾日益尖锐起来。苏联政府于9月23日向日本驻苏大使广田弘毅提出强烈抗议。在这种形势的促使下，中苏两国于12月12日恢复了1929年7月中断的邦交关系，进一步走上了联合对日的道路。这无疑是对中国抗战的支持和鼓舞。抗战进行到1937年10月底的时候，中国空军几乎消耗殆尽，基本上已经无力阻止日本飞机对中国城市的狂轰滥炸。在日本宣布封锁中国海岸后，无论出于什么目的，苏联空军的支援对于孤立无援的中国军民来说，无疑是雪中送炭。　　

　　1937年4月，苏联驻华大使波戈莫洛夫通知中国政府，苏联决定向中国出售飞机和坦克，并提供5000万美元的贷款，寄希望于欧美的蒋介石始终没有回复。由于当时一些西方大国仍在实行对日绥靖政策，直到“七七”事变后，蒋介石才意识到形势严峻，意识到争取苏联援华抗战的紧迫性和重要性。

　　8月14日，日本宣布封锁中国海岸后，英国、法国、比利时、意大利先后取消了与中国政府签订的出售武器协议。由于苏联在中国北面，日本没办法封锁。而此时的苏联，从自身防卫需要出发，也愿意援华抗日。于是，蒋介石通过陈立夫向苏联政府提出两项请求：“希望苏联增加对中国的军事援助，包括向中国提供1.5亿美元贷款；另一方面，中苏两国签订互助条约。”但是苏联政府担心如果签订互助条约，就可能把苏联拖入对日战争。而苏联不想在远东地区同日本作战，以免希特勒乘虚而入。相反，苏联对互不侵犯条约表现出极大的兴趣。1937年8月21日，中苏两国正式签署《中苏互不侵犯条约》。苏联开始向中国提供经济贷款和军事援助，并派遣军事专家和志愿航空队参加中国抗日战争。《条约》生效后，中国得到苏联援助的大量武器和军事装备，仅1937年中国就获得20个师的全部装备。1937年至1939年间，苏联政府对中国提供了三笔援华易货贷款总额高达2.5亿美元，但因苏德开战后，苏联无暇东顾，援华贷款实际使用173175810.36美元。

　　1938年初，中国空军已建立了3个飞行大队，其中规模最大的第一飞行队以及第三飞行队都是在苏联提供的飞机和武器装备的基础上建立起来的。只有第二飞行大队的装备靠的是美、法、英、意等各国提供的飞机。1939年至1942年底，中国政府从苏联购买飞机1285架，其中驱逐机777架，CB中程轰炸机328架，ДB远程轰炸机30架，TB-3重型轰炸机50架和教练机100架。此外还有发动机、航空弹药、油料和航材等。苏联援助的轰炸机全部由苏联空勤组驾驶，从阿拉木图起飞，沿一条既缺少机场，又没有导航设备的艰险航线，经新疆迪化（今乌鲁木齐）、哈密飞到兰州；或从伊尔库斯克起飞经蒙古到兰州。歼击机则分解开，通过汽车运送至新疆，再装配起来。

　　与此同时，苏联政府根据《条约》，还向中国派遣了军事专家和志愿飞行员参加中国的抗日战争。由苏联空军部队抽调的人员和装备组成5个航空队（最多时8个，最少时2个）。1937年11月至1938年1月，第一个由99人组成的飞行大队分三批先后来到中国，其中志愿飞行员39名。1939年夏，在中国的苏联志愿飞行员和航空机械师已达400多人，1937年至1942年共计有5000多名苏联人奋勇战斗在中国抗日战争的前线和后方。

　　苏联空军

　　苏联专家还在新疆和甘肃帮助中国建立了航空供应站和飞机修配厂，开办了航空学校及训练基地，担负兰州、哈密防空；大部分人员则分赴华东、华中各地，直接参加对日作战。 在援华作战的过程中，有236名苏联飞行员牺牲在中国；14名被授予“苏联英雄”称号；苏联援华飞行队共计涌现了空军中将5名、空军上将2名、空军主帅1名、空军副司令2名和空军司令1名。

　　据统计，从1937年10月到1941年底，共4年2个月的时间，苏联以空军志愿队名义，总共派遣了3665人参加中国抗战，其中包括1091名飞行员以及 2000余名机械师、工程师等各类航空辅助人员。截至1939年12月，苏联空军志愿队为主力的中国空军，击落、炸毁敌机986架，毁伤日军舰船120余艘。

　　南京保卫战，苏联志愿飞行员初露锋芒

　　就在日军大举南下，即将合围南京的关键时刻，由普罗科菲耶夫率领的23架伊-16战斗机于1937年12月1日抵达南京，秘密参战。在南京保卫战中，苏联志愿飞行员初露锋芒，仅在12月2日这一天，就击落日本轰炸机6架，12月3日又击落4架。

　　当时苏制战斗机的主力机型伊-15和伊-16，对抗日本的九六式舰载战斗机，在性能上各有所长。作为中国空军顾问的陈纳德当时也在南京，伊-16的性能给他留下深刻印象：“据一般的空战情形，几秒钟内两军就分出高下，最多也不过需要几分钟之久。可是，这一战双方却整整相持了半个钟头，曾有几分钟，双方都曾达于千钧一发的危机了。到了后来，日机渐渐转于俄机之间来作环绕的袭击。一架苏联飞机向下潜避，日机尾追直下，突然苏联飞机一个转身，冷不防转过来袭击日机，这算我第一次看见苏联飞机能灵活运用战术，通力合作，来应付敌人。不多时，双方才战累收兵，各自飞开。”

　　苏联航空志愿队飞行员古边科描述，被称作“黄雀”的伊-15式驱逐机是一种双翼机，起落架是固定式的，速度不快，但机动性能好，装备四挺通过螺旋桨射击的机枪。

　　与日军九六式单翼驱逐机相比，虽然后者装配有两挺大口径机关枪，射程较远，但其射速却比伊-15的7.6毫米“什卡兹”机枪慢得多。而伊-16单翼机配备了在当时比较现代化的收放式起落架，速度上远超九六式，被称作“燕子”。 无奈苏联志愿空军来华作战时，已是南京保卫战的后期，日军占据了极大优势，南京机场遭到日军重点轰炸，破坏严重，早已不堪大用。因此苏联的援助也只是杯水车薪，败局已无法挽回。苏联空军打了几场空战之后，在南京沦陷前后撤至武汉防守。