1937年“7·7”事变后，日本开始了全面侵华战争。
日本海军同时也在上海挑起事端，中日双方在上海大打出手，上海“8·13”事变就此爆发。我空军为支持陆军攻势，于8月13日下午颁布了《空军作战命令第一号》。8月14日，国民政府发表《自卫抗战声明书》，自此全面抗战的战火从华北烧到了华东，历时三个多月的淞沪会战拉开了序幕。
8月14日这一天，由于上海战区形势的变化，航空委员会发布了《空军作战命令第二号》，决定不等所有空军部队集结完毕，利用能调集的部队先行对上海的日军展开攻击。根据命令，空军第2、第5大队当日出动76架次的“新可塞”侦察机、诺斯罗普2EC轻型轰炸机、霍克Ⅲ战机，分9个批次集中轰炸上海敌军司令部、弹药库、登陆码头等重要军事目标，并对黄浦江上的敌舰进行多次攻击，击伤敌驱逐舰一艘，炸死炸伤敌军无数，给敌人造成了较大的打击。
与此同时，根据《空军作战命令第一号》命令，空军第4大队正在从周家口向杭州做700公里的转场飞行，21中队中队长李桂丹率领全队9架霍克Ⅲ率先起飞。
当日天气异常恶劣，雷雨交加，能见度极低，这种天气进行长距离的转场飞行是极其危险的，但前线告急，别无选择，第4大队只能冒险前进。李桂丹命令全队采用“单机追踪队形”飞行，他自己在大雨中领飞，利用飞机上简陋的指南针、速度仪和钟表，在生死存亡之际按照盲目飞行要领将全队安全带到了笕桥机场上空，此时飞机的副油箱已经没有油了，只有主油箱的油料还能维持40分钟飞行。
正当李桂丹准备降落时，却看见地面上已经摆出布板，表示有敌情。先期抵达的大队长高志航和笕桥站长邢铲非此时已冲到起飞线上，向他们急打手势，示意连续飞行，并大喊“敌机就快到了，一半起飞警戒，一半加油待机出击”。
原来日本海军“特设航空队”根据当日台湾海峡天气状况转好的情报，决定由驻台北机场的鹿屋航空队派遣2个轰炸机编队，偷袭我杭州笕桥中央航校和广德机场。
当敌机飞抵福建上空时，被我地面防空哨发现，一路传递后，杭州于18：10分正式发布空袭警报，此时正值第4大队抵达杭州。而日机由台北飞杭州的路程与我空军从周家口飞杭州的路程同为700千米，因此日机抵达杭州时正好在18：00前后，仅比第4大队晚了几十分钟。因为中日双方在各自旺盛的求胜欲望驱使下，都认为在台风没有收敛的情况下，对方是绝对不会冒险出动的。于是，抗日空战史上第一场大空战就在这种鬼使神差的巧合中拉开了序幕。
李桂丹在得到警报后，立即率领4架飞机起飞，另4架飞机则在分队长王远波的带领下紧急加油，第2、3分队也重新复飞。此时曹士荣驾驶高志航Ⅳ座机刚刚落地，就被高志航抢过飞机紧急起飞。
由于台风已经临近杭州，当日的能见度极低，新田少佐率领的轰炸编队进入笕桥机场时，队形已经完全散开了，其中的6架轰炸机发现了机场，随即对其展开轰炸，但日军命中率极低，仅炸毁了一些机场设施和全空军唯一的一辆加油车。我空军此时已在空中与敌交火，由于这是第4大队首次空战，飞行员杀敌心切，一见到敌机就立即扑了过去，完全忘记了保持“三三制”的队形，基本上都是单机作战。所幸日机过于狂妄，他们同样没有保持编队，也就失去了轰炸机群强大的空中交叉掩护火力。
谭文分队长抓住了新田编队飞在前面的第3架轰炸机展开攻击，但是他明显缺乏经验，在最佳射程之外便开火射击。经验丰富的高志航发现这点后，立即冒着这架日机上2名护尾机枪手密集的火力，从高空俯冲而下进行攻击。他首先射击日机护尾机枪手，将其击毙后便肆无顾忌地逼近到敌机只有20米的距离，双枪齐发，将敌机左发动机击毁，机翼油箱随之猛烈燃烧，同时由于着火引发舱内炸弹全部爆炸。随后，高志航又看到自己的部下正在围攻山下的2号机，于是他按下机头，再次贴近日机尾部，将扳机扣到底，子弹倾泻到敌机上，该机左发动机当即停车起火。
但是此时，高志航的座机燃油耗尽，他眼睁睁地看见自己飞机的螺旋桨停转，然后冷静地操纵飞机滑回了机场跑道。那架日机用剩下的右发动机，挣扎着飞回了海航基地，由于受伤过重难以操纵，该机在着陆时完全被损毁。事后检查该机发现其右主翼中弹21发，左主翼中弹14发，其他各部中弹38发，共计73发。战后，日军还将该机送回东京向天皇和民众展示“皇军”渡海空袭的“武功”。
另一路李桂丹率领柳哲生和王文骅两架僚机飞向乔司机场搜索敌机。就在这时，他们突然发现右前方有一架日本轰炸机。他们三人联合先发制人，轮番攻击，终将敌机击落，坠毁于乔司机场附近。
前往轰炸广德的浅野机队也同样不顺。我军第34中队队长周庭芳从上海空袭返回笕桥机场，换了架刚修好的霍克Ⅲ正要起飞，便听到警报，他本想装弹起飞拦截，但地勤却告诉他：“敌机马上就要到了，没时间装弹了，为避免被炸，你马上向南京出发。”
无奈，周庭芳只得立即起飞，在太湖上空与浅野机队不期而遇。他发现6架敌机正与自己同向而行，他判断日机可能是前往广德机场。由于未装弹药，无法对敌攻击，他灵机一动，加足马力抢先飞到广德报告。由于霍克Ⅲ与96陆攻轰炸机速度差别不大。当周庭芳赶到广德时，警告时间只剩两三分钟了，着陆后再报告根本来不及。
于是周庭芳在机场上空超低空俯冲下去，然后马上又垂直拉起，并不断震动机翼以示警报。可惜地面上的人们不解其意，还以为他准备降落时起落架出故障了。
就在这时，浅野机队第一批次的6架轰炸机已飞临机场上空进行投弹。周庭芳情急之下，爬升上去假装要攻击，并勇敢地向机群中俯冲，不明就里的日机机枪手猛烈射击，周庭芳毫无惧色，翻身再次杀向敌机群。反复几次假攻击，居然迫使日机的炸弹全部投到了机场旁边。此后第2批次的3架日机赶到，周庭芳再次上演了空城计，又使日机的炸弹偏离了机场。
此时，由于之前飞机故障而在广德机场加油后前来的第4大队22中队也在空中遭遇了浅田机队，但由于中队长没有接到上级命令，不敢下令截擊，眼睁睁地看着敌机溜走了。等22中队抵达笕桥时，此前的新田编队已经逃跑了，分队长郑少愚不甘心这样空手而归，向钱塘江方向去搜寻敌机，恰好遇到了已在广德投弹完毕返航的浅野机队。郑少愚咬住飞在后面的第2编队2号机，猛加油门上前开火，击中了敌机右发动机和机翼油箱，发动机立即停车，但油箱仅漏油并未起火。该机被飞行员小川一空曹勉强驾驶着逃离了战场，后在台湾基隆外海坠毁。
至此本次战斗全部结束，我方取得3.5：0的战绩。来袭18架日机遭受沉重打击，除被当场击落的3机外，另一机完全损毁，并有多架日机受伤。此战，我方第4大队由于机场天气恶劣，在由南昌飞周家口时，着陆损失了5架战机，因此参加 “8·14” 空战的只有27架战机。
我方空战中无飞机被击落，唯有金安一驾驶的2106号机起飞后因故障迫降于高射炮阵地内，人机安全。21中队刘署藩驾驶2105号机由于油料耗尽，迫降时撞到了场外大树，头部重伤，不幸殉国。刘署藩是东北人，久怀将日本鬼子打回老家去的大志，不料大敌当前，未死于空战，却因杀敌心切，丧生于起飞油尽的失事中。
8月14日那一天的空战，让全杭州的老百姓都轰动了，笕桥中央航校至此名震全国。笕桥航空兵成了杭州姑娘心目中仰慕的人。
当年周璇演唱的那首讲述刘粹刚与许希麟爱情故事的《西子姑娘》里的经典歌词：“相思不断笕桥东，几番期待凝望碧天空……”更是流行于大江南北。
“8·14” 空战的胜利，粉碎了日军企图消灭中国空军摇篮笕桥中央航校的美梦，打破了“日本空军不可战胜的神话”，一扫“1·28”空战战败的阴影。
“8·14”空战更是一个里程碑，它开创了中国空军史上空战胜利的先河，向世界宣告了中国空军在世界空中战争舞台上开始了自己的表演。同时极大地鼓舞了全国军民抗日的斗志和决心。
蒋介石在得知空战胜利的消息后，连夜在日记中写道：“倭寇空军技术之劣……于此可以寒其胆矣。”1940年，国民政府正式将8月14日定为空军节，以纪念在抗战中牺牲的空军将士们。