而最先交上火的并不是双方地面上的步兵部队而是双方的空军。
李志航正带领4架战斗机6架轰炸机往辽阳方向而来.准备轰炸对面日军第16旅团和第33旅团，正巧日军增援的关东军飞行队也派出了6架91式战斗机6架88式轻型轰炸机从南边飞来，双方在辽阳上空狭路相逢，日方战机排成4个v字型阵型。
李志航通过日机编队情况判断出日军有12架战机，而己方仅10架，其中战斗机仅4架实力要稍弱于日方，不过他毫无惧色对着副射手说道：“看看这次我们能击落几架日机”。
说完之后冲边上战机打了打手势，意思是迎上去，日机也发现了对面抗日军的战机，迎头冲了上来
李志航将整个编队分为了三部分，由两架战斗机正面吸引住敌人，他则带领另一架战斗机先向东方向拉90度使其背对着太阳，而后将战机拉伸上去准备俯冲下来射击日军。
日军指挥官三轮宽也同样经验丰富，他利用己方飞机数量多的优势，先以3架战斗机直扑正面吸引的抗日军2架战机，打算将其歼灭之后，再掉转头来对付李志航这个方向的,2架飞机。
剩余的3架战斗机则前去攻击抗日军的6架轰炸机，而日军的轰炸机乘机前去轰炸地面上的抗日军的步兵。
等李志航将飞机拉至上空时，他发现下面的3架日机和己方的2架战斗机纠缠的紧，李志航害怕误伤己方，而这时他正好看到日军轰炸机正准备往第1师和第2师头上投弹，立即带领自己的僚机冲向日军轰炸机。
李志航在距离较远的地方就开火，甚至超出了飞机上大口径机枪的射程范围，日机匆匆扔下炸弹被迫向西逃窜，日机扔掉炸弹后机身变轻，逃的速度也极快，根本来不及追赶。
日军扔下的炸弹大多数都扔偏了，仅有为数不多几颗掉在抗日军的阵地附近，见抗日军空军赶走日军飞机，阵地上的抗日军士兵都兴奋的爬上战壕欢呼。
天空中的战斗还在继续，三3架日军战机已将我方两架轰炸机击落，好在飞行员在坠机前已经跳伞，地面上的赵正香看见之后赶紧派出骑兵部队前去搜救。
李志航在赶走日军轰炸机之后，调转头来对付正在追赶抗日军轰炸机的日军战斗机，3架战斗机成v字型朝李志航冲了过来，李志航和僚机也正面迎了上去。
就在飞机将要接近日军机枪射程范围的时候，李志航向上拉伸冲到日机上方，而僚机则向下俯冲冲到日机下方。
迎面而来的3架日机被李志航这一招搞得措手不及，其实从空战发展而言，日军的空战战术早已落后，此后流行的战术就是两机制，主机辅机相互转换角色，主机诱敌僚机攻击，僚机诱敌主机攻击。
李志航向从上往下俯冲攻击日机，日机想要躲避可是已经来不及，李志航甚至可以看见驾驶员护目镜下面那错愕的表情，李志航打出一串连射，他看到子弹打入日军飞行员的身体内将他撕成碎片，日机带着浓烟打着转掉了下去。
他的僚机自下往上进攻，可惜那一架日机灵活的一阵躲闪，紧紧被击中了机翼，李志航看见这架日机受伤后死死咬住他。
日机由于机翼受伤速度渐变慢，且飞机变得了不好控制，逐渐被李志航追上，李志航对着日机后方打出了一串长连射，子弹钻进了日机的引擎和油箱中，机翼弯折起来，引擎被扯到空中，整架飞机突然临空爆炸，李志航架机从爆炸的飞机侧翼掠过。
3架战机中仅剩的一架日军战机赶紧朝另外3架战机的方向逃去，另一个方向仅剩的一架抗日军战斗机已经伤痕累累，飞行员正凭借着高超的技术不断躲避后面日机的追击扫射。
李志航追着逃跑的日军战机而去，另外追击中的3架日机停止追击，在空中划出一个弧度冲向李志航。
李志航一眼就看穿了日机想要凭借数量优势来击落自己，他立即向下俯冲躲避日机的这次正面冲击。
日机正面扑了一个空，看到正向下俯冲的李志航和僚机，日机也向下俯冲紧紧紧紧咬住李志航，李志航不断躲闪避让，但依旧被日军击中了机翼。
李志航意识到对面日军飞行员的战斗力要比之前自己见到的都要强出不少，被他这么一直咬着追下去是死，转身和他同归于尽也是死，死也要死的壮烈。
李志航带着日机兜了几个圈之后与日军拉开距离，他调转机头冲着一直追着自己的日机迎面撞了上来，日机被李志航这种悍不畏死的打法吓到，在即将相撞的关键时候胆怯了。
拉转机头躲闪，就在这电光火石之间，李志航瞅准时机机枪连发数弹击中敌机发动机，日机冒出一股黑烟朝下坠落而去，李志航不知道的是，他击落的这架飞机的驾驶员正是后来有着日军空军四大天王之称的三轮宽。
三轮宽的飞机刚一落地，还没等他爬出机舱，就拥上来一大群拿着棍棒的老百姓，九一八事变之后，日军飞机没少轰炸辽阳等地，老百姓们早已对这群小鬼子恨之入骨，直接将他拖出来用棍棒打死。
剩余的3架日机见状已无心再战，调转机头向南逃窜，而李志航的战机经过连番交战早已千疮百孔李志航担心自己飞不回沈阳就准备降落到辽阳。
地面上的赵正香及东北抗日军战士们看到这一幕精彩的空战，纷纷叫好，士气大震，对面日军则如丧考批。
赵正香看到李志航的飞机慢慢朝后面辽阳降落，冲警卫连长喊道：“赶紧派人去把我们的英雄接回来”。
派出去的骑兵没过多久就带着李志航回来了，周围的抗日军战士看见李志航后都冲他鼓起掌，欢呼起来吼道：“抗日军空军万岁”。
赵正香快步走上前握住李志航的的双手，看着满脸硝烟的李志航笑着说道：“你们是我们吉林抗日军的英雄，打了我们这场战役的第1场胜仗”。