民國元年11月，北洋政府陸軍部設立航空事務處，統管全國航空行政。
民國3年2月，北洋政府派出了4架飛機對白朗起義軍進行偵察，是為中國戰爭史上首次將空軍投入實戰。
民國5年6月，孫中山委任日本人坂本壽一為中華革命軍東北軍航空總政司令，指揮兩架飛機在山東濰縣對袁世凱軍進行威懾性飛行。
民國13年，孫中山創立軍事飛機學校於廣州，號召青年群起學習，此為中國空軍飛行教育之濫觴。
民國17年，南京國民政府中央陸軍軍官學校於南京創立航空班。
民國18年，蔣中正擴建空軍，首創航空班於南京中央軍校，奠定國民革命軍空軍之基石。
民國20年，航空班遷至杭州筧橋，航空班擴編改制為航空學校，並由德籍顧問協助各項飛行訓練工作。
民國21年，中央軍校航空班復擴設更名為「中央航空學校」，校址定於杭州筧橋。
民國26年，淞滬會戰，中國空軍在時任空軍前敵總司令部防空總臺長陳一白少將用無線電精確指揮下，第一次擊落外國戰機，稱為八一四空戰，以後8月14日被命名為空軍節。
抗戰爆發後遷至雲南昆明，並於民國27年正式定名為「空軍軍官學校」。
抗戰中，中國空軍大量接受蘇聯和美國的軍事援助，並且組建了蘇聯航空志願隊和美國志願大隊飛虎隊有力的支援了抗戰。美國志願大隊改制為美軍陸航的第十四航空隊，曾於1943年11月25日以超低空飛行越過台灣海峽，突襲日本陸航新竹基地，摧毀日軍陸航各式戰機達50至60餘架。對日抗戰期間，中國空軍出現出一批王牌飛行員包括高志航、李桂丹、樂以琴、陳瑞鈿、劉粹剛、柳哲生、王光復等。
民國27年5月19日下午3時，中國空軍空軍徐煥升、佟彥博駕兩架B-10由漢口起飛，陳衣凡駕僅剩最後一架He111A轟炸機擔任後勤支援運輸，向日本熊本和福岡等大城市投下傳單，把日軍在中國的所作所為告知他們的鄉親父老，令他們明白究竟誰是誰非，最後三機安全返回，此事不單轟動全中國，也上了英美報紙新聞，美國報章更登出日機在中國狂轟濫炸的相片作比較，更令日本人顏面無存。是中國空軍第一次跨國境任務。
抗戰勝利後「空軍軍官學校」遷回筧橋，之後因國共戰爭爆發，「空軍軍官學校」於民國38年隨國民政府遷至台灣
