陆强这边在加紧训练，另一边，被称为抗战中最大的一次战役，“武汉会战”也爆发了。整个会战时间之长、兵力之多、规模之大，是整个抗战中任何一次战役所不能比拟的。
（资料，凑字数）在武汉会战前夕的空战日军在尚无力发起地面攻击之前，便倚仗其空中优势，频频对武汉进行空袭、轰炸。为保卫武汉免遭袭击、轰炸，年轻的中国空军多次起飞，奋勇防空。空战就成了武汉会战全面打响的前奏。
1938年2月18日，日军从南京、芜湖等地出动26架战斗机和12架轰炸机，沿长江一线向武汉进犯。中国空军闻讯后，第4大队第22队的11架E－15式战斗机和第21队的10架E－16式战斗机迅速从汉口王家墩机场起飞迎战。随后，第23队的8架E－15式战斗机也从孝感机场起飞投入战斗。经过12分钟的激战，中国战机击落日机14架，其余日机狼狈逃窜，未能进入武汉市区投弹。中国空军损失飞机4架。“二一八空战”成为武汉抗战时期的首次空中大捷。
4月29日，日军为了以“空中大捷”向天长节献礼，出动了39架飞机飞向武汉。由于中国空军事先从被击落的一架日侦察机获得有关情报，遂严阵以待，出动了2个大队67架战机实行拦击，并在战术上预作了安排。中国机群起飞后，以E－15式战机诱导日战机脱离轰炸机群，以E－16式战机痛歼日轰炸机，得手后，中国机群又联手攻击日战机。一时间，“自武昌以至黄冈上空，漫天焰火，均属被我击坠之敌重轰炸机残骸《武汉昨日壮烈空战，我击落敌机廿一架》，《新*华*日报》1938年4月30日第2版。”。经过半小时激战，中国空军击落日机21架，其中战斗机11架，轰炸机10架。中国空军损失飞机12架。“四二九空战”不仅是武汉抗战期间，而且是全国8年抗战时期最激烈的一次空战。
5月31日，日军又出动36架战斗机和18架轰炸机向武汉进犯，中国空军派出强大战斗机群，在汉口北方上空截住日机，经过一番激烈格斗，日机东逃，中国战机乘胜追击，一举击落日机14架。是为“五三一空战”。
中国空军除进行武汉空战外，还成功地进行了一次远征日本本土的飞行。
5月19日，中国空军第14队队长徐焕升、第19队副队长佟彦博，分驾2架携带着数以吨计的《告日本工人书》、《告日本各党政人士书》、《告日本人民书》、《告日本中小工商业人士书》传单的轰炸机从汉口起飞，经南昌、衢州，至宁波加油后跨海直飞日本本土。20日凌晨，在日本的长崎、福冈、久留米、佐贺及九洲各城市上空遍撒传单，并侦察了日本军港及机场情况。中国飞机远征日本使得“日本全国骚动，惊恐万分”，被认为“这是日本有史以来外国飞机进入其本土空前的奇迹王倬：《我国空军远征日本的正义壮举》”。
武汉会战前夕的空战，引起了全国各界的深切关注，赢得了国内外的一致称誉。每一次空战之后，人们都热烈庆祝，并亲切慰问凯旋的空军将士。“二一八空战”后，武汉各界举行隆重的庆祝大会。中国飞机远征日本回归时，孔祥熙、何应钦、钱大均等军政要员亲自到机场迎接。为纪念在空战中殉国的空军将士，武汉各界两次举行隆重的公祭仪式，蒋光头、陈/诚等军政首脑亲临致祭。国外舆论则普遍称赞：中国最出色的部队是空军欧阳植梁、陈芳国。
长江中游沿岸的作战武汉会战长江中游沿岸的作战始自日军对安庆的进攻。
1938年5月下旬，日本大本营决定：“攻占安庆，作为汉口作战的据点”。5月29日，大本营陆军部命令“华中派遣军司令官应以一部部队占领安庆附近”；大本营海军部命令“中国方面舰队司令长官应协助陆军占领安庆附近”。意在陆、海军合力一举攻占安庆。
6月1日，日军第6师团从合肥南下，3日进逼凤台，4日占正阳关，9日陷舒城，直扑安庆之背。同时，日军波田支队在海军的护卫和领航下，6月10日从芜湖附近出发，开始溯江西进，于次日，停泊安庆下游20公里处。12日3时起，波田支队驾筏登陆，占领将军庙，经新河口、大王庙向安庆疾进。日军陆战队则占领南岸上窖炮台。旋即，日舰多艘驶抵南岸大渡口，向安庆城猛烈轰击。由于中国军队第二十六、第二十七集团军两部夹击由舒城南下之日军的计划未获成功，无法接助安庆守备部队，安庆守军第二十一军第一四六师第八七二团及保安团虽然奋力抵抗，终因伤亡过重于当晚撤离，日军占领全城。安庆失守，使武汉的江防外围被打开了一个缺口。
日军占领安庆后，日本华中派遣军于6月18日“命令波田支队配合海军继续由扬子江溯江行动，占领湖口及九江地区”。但在安庆与湖口、九江之间，有马垱阻塞线拱卫，因而战事首先在马垱打响。
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