就在空军第26中队激战不敌、日军轰炸机疯狂肆虐的时候，中国空军援军赶到了。
首先赶到战场的是中华民国空军第四大队，带队的是大队长毛瀛初。
中华民国空军第四大队又称“扑克牌中队”，下辖第二十一、第二十二、第二十三等三个中队。这是中国空军的主力战队，也是一支光荣的战队。开战到现在，第四大队无役不与，立下累累战功。著名的空军四大金刚中的高志航、乐以琴、李桂丹三位烈士均出自这个大队。开战至今，高志航、王天祥、李桂丹三位大队长殉国。高志航更被称为“天神”、“空军战魂”，连日本飞行员赌咒时都说的是“我要是做了亏心事，出门就遇见高志航。”高志航殉国后，蒋介石在汉口主持追悼会，后来国民政府又追授空军少将军衔，第四大队也被改称为“志航大队”。
毛瀛初和毛邦初是亲兄弟，都是蒋介石毛氏夫人的亲侄儿，他原是第四大队的中队长，在大队长李桂丹殉国后升任第四大队大队长。
抵达战场的第四大队官兵，入眼就是日军轰炸机正在疯狂肆虐，日军战斗机正在围歼我第26中队战机。
毛瀛初双眼喷火，马上下令第一编队攻击日军轰炸机，自己率领主力迎上了日军战斗机群。
第四大队第一编队由第二十三中队长董明德带队。这董明德也是历史上有名的空军烈士，战功赫赫。
董明德是辽宁海城人，毕业于中央航校第九期，虽然人长的矮小，作战却非常勇敢。南京沦陷时，中国空军当时只剩下36架各种飞机，实际能升空作战的只有两架霍克战机。日本人当时认为中国空军已经被全歼，再没有任何来自空中的威胁了。但是他们想不到，中国空军的作战精神比他们的武士道更厉害，两位空军英雄乐以琴、董明德就架着这仅有的两架霍克战机冲上蓝天，迎战日机一个中队。结果日军九架战机打我军两架战机，竟然被击落两架、击伤一架。此战也算是抗战初期中国空军的悲壮挽歌，因为年轻的空军英雄乐以琴跳伞时因降落伞没有打开而牺牲，将生命永远地定格在了祖国的蓝天上，只剩下董明德架着滑油器被打坏的战机突围返航。
传奇总是在人们臆想不到的情况下发生的。董明德返航后，更换了滑油器，第二天孤军一人怀着决死之心驾机重上蓝天。结果，在宣城与广德之间董明德发现了一支告诉行进的日军摩托化部队，这是担任长江南岸迂回攻击任务的日军宣城支队。小鬼子正在志得意满地快速前进，董明德犹如雄鹰一般从天而降，对着宣城支队的行军行列开火了。
双手沾满中国人鲜血的鬼子们怎么也想不到杀神这个时候来到，立时被打得人仰马翻，汽车、摩托车、装甲车东倒西歪翻滚一地，士兵们抱头鼠窜、丑态百出。董明德打的兴起，驾机追逐着小鬼子狂野射击，打了个酣畅淋漓。结果，一架战机挡住了宣城支队的脚步，董明德一人一机将宣称支队整整阻挡了一天。
此时的董明德已经从第五大队调到了第四大队，历经战火磨练，空战技术也已炉火纯青。接到攻击日军轰炸机的命令后，直接就带着全中队10架伊尔15型战机扑向了鬼子轰炸机群。
鬼子第一批轰炸机群在和第26中队的四架战斗机较量中，也没有占到多少光，毕竟他们没有战斗机灵活，转弯幅度大，很容易被击中。结果几个回合下来，被26中队揍下了三架。等到鬼子第二批增援机群上来后，日军轰炸机与战斗机群联手，先后将26中队的四架战斗机击落、击伤。猖狂得意之下，日军轰炸机就开始轰炸所有他们认为有价值的目标了。
最令鬼子飞行员、领航员、投弹手、射击手兴奋的目标就是正在疏散中的武汉老百姓。那些站在街道上观战的人、正往防空洞防空壕跑的人，都成了小鬼子的靶子，一颗炸弹落下去就是一片，一梭子机枪打下去就是一串。飞溅的血花、无助的哭喊更助长了小鬼子的嚣张气焰，一架鬼子轰炸机甚至把炸弹投向了插着红十字旗帜的教会医院。这一下更激起了小鬼子的凶性，马上就是几架轰炸机围了上来，轮番投弹、扫射，直到把这所插着红十字旗帜的教会医院夷为平地才算罢休。
这个时候董明德和弟兄们扑了上来，战斗机两架一组，一组瞄准一架日军轰炸机，追逐着、翻滚着，对日机开始了绞杀。
机枪喷吐着复仇的火焰，子弹旋转着、飞翔着，一梭子、一梭子射向日机，正狂妄得意的日军轰炸机马上就接二连三地凌空爆炸。
这一下日机疯了，不但轰炸机围了上来，连战斗机都扑了上来。
迎向鬼子战斗机的是随毛瀛初行动的第四大队刘宗汉第二十一中队和刘志汉二十二中队。这两个中队配备的是伊尔16和伊尔15，正好结对和日军战斗机厮杀。
第二十二中队中队长郑少愚是四川达州渠县鲜渡人，这也是个传奇英雄。他先考进了中央军校第八期，在校期间游览杭州时与宪兵发生冲突，被学校除名，只好回川到达州的绥定联中高中部就读，次年考入杭州笕桥航空学校，从此开始了他的空战传奇。
淞沪会战时，郑少愈就随四大队出击，征战至今，积功升任副中队长。在战斗中，郑少愚改造了“对头攻术”，并在自己的分队推广。
空军作战与其它军种不同，是输是赢立见真章，须臾之间决定成功成仁。特别是中日空战，我军是以弱击强、以少战多，这就要求每个飞行员都要勇猛无比、视死如归。“对头攻术”就是在这种情况下产生的，说白了就是撞机拼命。
郑少愚改造“对头攻”消极拼命因素，变被动为主动，用于空军常规作战。实战中的具体操作方法是：驾机对准敌机头，猛烈撞过。冲撞至适当距离时将自己的机头略往下按，又马上拉起来，形成一股波浪式向前进攻线路，钻到日机腹部开火。这样一来，命中率大大提高，还有效地保全了自己。
这不，郑少愚一上来就对着一架97式战机实施开了“对头攻”战术。对面的日军飞行员一看中国飞机要和自己拼命，一下就慌了，慌忙拉升避让。说时迟那时快，郑少愚一按机头就钻到了日机的腹部下方，一串子弹射过去，正中日机。可能是子弹打中了日机装在机翼里的油箱，大约过了六、七秒钟，日机就起火爆炸了。
郑少愈顾不上回头查看日机爆炸的壮景，因为他完成射击后，一抬头，日机的僚机马上就要从自己的头顶飘过去了。这可是真是难得一遇的机会，郑少愚想都没想，一拉机头，又是一串子弹打去，眼看着日机腹部火光四射，郑少愚嘴角露出一丝微笑，这才拉升，准备重新占据有利位置。
不等飞机爬升到理想高度，郑少愈就清清楚楚地感到前挡风玻璃碎裂了，慌忙一低头，一串子弹飞来，打在后背靠椅的钢板上，叮叮当当一阵乱响。
郑少愚知道自己被小鬼子盯上了，慌忙按下机头，做战术规避动作。好不容易感觉似乎摆脱鬼子了，郑少愚慌忙转弯爬升，结果一回头，就发现两架日机正在他头顶左后方恶狠狠地扑了过来，机头喷射着火舌，连日军飞行员狰狞的面孔都看的清清楚楚。
郑少愈心头大惊，奶奶的，想不到终生打雁今天却被雁啄了眼。这个角度，自己的战机就是日机的靶子，想和日机撞机都不可能。郑少愈眼一闭，一拉操纵杆，又猛踩右舵，想让战机从日机的右前方蹿过去。结果动作还没有完成，郑少愚就感觉肩头有一种被撕裂的感觉，紧接着飞机发动机就熄火了。
郑少愚知道自己中弹了，飞机也要失去控制了，吸口气，弃机跳伞了。
空战就是这样，由于油料有限，时间不可能持久，双方飞机除了被击落、击伤的，还不断有油料用尽退出战斗的，也有新的增援战机不停地加入。日军增援机群接连到达，中国空军第三大队、第五大队和苏联空军志愿队也先后赶到战场。双方就在武汉上空反复厮杀，不断地有飞机被击落击伤，不断的有飞行员跳伞。
激战前前后后持续了一个半小时，到最后，由于伤亡太大，日军战斗机在掩护轰炸机撤退后，就掉头逃窜了。中国空军同样伤亡过大，不得不转移隐蔽了。
这场空战，认真地说，双方基本上是两败俱伤。我军共击落击伤日军战斗机37架，击落击伤日军轰炸机18架，俘虏日军跳伞人员4个。当然日军跳伞人员远远不止这个数，但是大多数都被老百姓发现后用锄头、棍棒、大刀给解决了。我方损失战斗机45架，牺牲战斗机飞行员32人，只有13个飞行员跳伞成功。
我军胜在提前发现日军偷袭，又提前制定了较为完备的作战方案。日军是有备而来，援军源源不断，能够掩护油料不足的飞机退出战斗。但是，虽然从飞机损失数量上说我军少于日军，但日军补充能力强，基本上每个大的空军基地都有从日本运来的拆卸开的飞机，只要装配起来就可以投入使用。而我军的补充飞机现在只能从苏联万水千山的飞过来，补充难度大、数量少。同时，日机对武汉的狂轰滥炸，造成惨重的伤亡，这一点是无法计算的。
日军虽然损失飞机才55架，但是已经占到日军侵华空军飞机总数的很大比例了。因为日军此时在中国的飞机数量也不是很多。历史上，到武汉会战为止，日军用于侵华作战关内战场的飞机也只是300多架。到抗战后期，才陆续增加到800多架。这个数字不包括关东军的飞机，因为关东军的飞机基本上都是缴获张学良东北空军的飞机。当时沈阳东塔机场停放有东北空军260架各型飞机，还有十架从捷克进口的没有来得及组装的飞机。这些都成了日军的战利品，关东军由此建起飞行集团。而且日军还利用东北的飞机制造工厂建起了满洲飞机制造株式会社，制造各类飞机，满足日军作战需要。
现在由于刘一民的到来，煽动了蝴蝶翅膀，日军关东军的机场遭到八路军航空队偷袭，损失惨重，大部分缴获自东北军的飞机都被炸毁。关东军现在的飞机只有一少部分还是原东北军的飞机，大部分飞机一是从日本国内补充，二是按照日本提供的图纸在东北满洲飞机制造株式会社生产，自然比原东北军的飞机先进了许多。
抛开关东军飞机数量不说，华北方面军的飞行集团几次遭到八路军航空队毁灭性打击，不得不频繁补充，损失飞机数量早已远远突破300架了。华中派遣军飞行集团虽然没有遭到华北方面军那么沉重的打击，但从淞沪会战、南京保卫战、徐州会战打到武汉会战，中国空军固然是损失大，日军飞机损失数量也很大，特别是苏联空军志愿队参战后，日军战机损失就更大了，少说也损失200多架。加上关东军飞机损失数，再加上前天八路军航空队对山西日军机场和河南日军机场的偷袭，再加上这次空战，开战至今，小日本在中国战场已经损失了近千架飞机了，相当于此时日军总数5000架飞机的五分之一了。日本工业再发达，工业体系再完备，也经不起这样的损失啊！所以，日军在损失55架飞机后就匆忙撤退了。
我军虽然只损失了45架战机，但却是中国空军的主力战机，全部是从苏联支援来的伊尔系列战斗机，对于战斗频繁、战损巨大的中国空军来说，这个损失已经承受不起了。再这样打两次，中国空军就会再次消耗完所有的战机。因此，周至柔、毛邦初才会在蒋介石的严令下停止追击，退出战斗。
此战过后，整个武汉会战期间就再也没用发生大规模的空战了。
当然，如果加上这天上午八路军航空队的战果，那中国空军就是大胜特胜了。
飞行四个半小时后，上午9点，冯达飞率领八路军第一航空大队抵达了上海东面的长江口与杭州湾交汇处的大戢洋上空。