民国初年，军阀混战，各省军阀纷纷建立空军，飞机的保养、人才的训练和设备水平参差不齐，尤其是不断的内战，致使飞机损坏率特别高。1936年，南京国民政府接收广东空军，抗战全面爆发后又接收了广西空军和附属的航校，以及云南、湖南、四川、山西等地方割据势力的飞行队，统一了全国空军力量。
1937年抗战全面爆发时，中国空军能执行轰炸、战斗等任务的飞行员约为620人，其中能在空中格斗的战斗机飞行员不到半数。基本上飞行员都是来自位于杭州笕桥的中央航空学校（在洛阳、广州有分校），他们的总队长为中国空军元老石邦藩（空军中将）。
战前，中国空军共设9个大队，计3个轰炸机大队、3个战斗机大队、2个侦察机大队、1个攻击机大队，共辖26个中队。大队之外，尚有直属5个中队。总计31个中队。
1937年“7·7事变”后，中华民国国民政府为指挥方便，中国空军设立了空军前敌指挥部，周至柔任总指挥，毛邦初任副总指挥。8月，又增设第一军区司令部，沈德燮任司令，毛邦初，黄秉衡任副司令，石邦藩任参谋长，下辖9个大队、5个独立暂编中队和1个暂编教官大队。
空军第一军区司令官沈德燮统领三个轰炸机大队。
空军副司令官毛邦初统领三个战斗机大队。
空军副司令官黄秉衡统领三个轰炸机大队。
空军参谋长石邦藩统领5个暂编中队和暂编教官大队。
抗战初期，中国空军拥有军用飞机346架，纳入正式编制的只有296架。其中，第一、二大队的轻型轰炸机诺斯罗普2EC，第26、27中队的攻（冲）击机A-12“伯劳鸟”（“雪莱克”）性能尚好。“马丁”中队马丁139双发动机轰炸机性能更好，但只有6架。在战斗机方面，只有第三大队第八中队的意大利制的菲亚特战斗机和第五大队第17中队的美制波音281战斗机性能尚好，可惜熟悉波音281飞机的飞行员均先后调离，数量极其有限。数量最多的是美制霍克Ⅲ单座战斗兼轰炸机，算上第四、五大队6个中队和第三大队第七中队，共7个中队全都使用这种飞机。霍克Ⅲ性能不比日本舰载95式战斗机差，与日舰载96式战斗机比，互有长短。故中国空军能用于空中格斗、拦截的飞机不过100余架。
国民政府建立空军最早是为了对付地方割据势力，主要是协同陆军遂行侦察、轰炸任务，以单座兼行轰炸任务的战斗机为主，缺乏速度快、机动性良好的空优战斗机。抗战爆发，敌强我弱，中国空军只能凭飞行员士气、正确指挥等人为因素，才能夺取空中优势。此外，当时中国还没有自行研制作战飞机和供应空军技术装备、军需物资的工业基础。位于杭州的中央第一飞机制造厂和位于南昌、与意大利合建的第二飞机制造厂在抗战开始时还不具备批生产能力。战时补充供应必须依赖从外国进口。
日本培养飞行员的学校，陆军有所泽、下志津、明野、熊谷、滨松、水户6所，海军有霞浦、根须贺、吴港等3所。此外，日本还有10多所民间飞行学校和帝国飞行协会、日本学生航空联盟、大日本青年航空团、文部省滑空联盟等组织，培养后备人才。据估计，抗战爆发前日本已有军事飞行员9 820人，民用飞行员 3 000多人。
1937年，日本陆军航空兵拥有作战飞机 1 156架。其中驱逐机432架，侦察机216架，轻型轰炸机180架，重型轰炸机128架，预备机200架。日本海军航空兵拥有作战飞机1 045架，其中舰载飞机278架，陆上飞机567架，各型预备机 200架。
抗战初期，日军用于侵华的海军航空队、陆军航空队的各式飞机共约有800多架。
当时，日本已经基本上建立了自己能生产各式驱逐（战斗）、轰炸、侦察、空运、教练等飞机和供应空军技术装备、军需物资的工业基础。其陆海军航空队在侵华国策和战略方针的指导下，历经多年经营。空勤军官和军士都受过严格的养成教育和专业训练，空中指挥能力和战斗力都比较强。其采用的技术装备手段，如通讯导航、空中照相等比较近代化。例如其侦察机颇能为其战役战术的需要提供有效的作战情报。对中国空军作战能力的情况，日军早已处心积虑地进行研究分析，无论在数量上和质量上都超过中国空军，而且在作战消耗后有立即补充人力、物力的优势。
到 1937年，日本空军使用的飞机，约有 90%以上为自己制造。日本制造飞机的工厂分为民营和政府两部分。著名的民营飞机制造厂有：名古屋的三菱航空株式会社、大田及大久保的中岛飞行机株式会社、神户的川崎制造所飞行机工厂、兵库县鸡尾镇的川西航空机造作所、名古屋的爱知时计社、立川的石川岛飞行机制造所。政府方面，陆军有名古屋兵工厂、东京兵工厂、大阪兵工厂；海军有广镇（广岛县西南部）海军飞机制造厂、横须贺海军造兵厂、佐世保海军造兵厂、舞鹤海军造兵厂。
民营工厂依照政府设计所制造的飞机，须由海军在根须贺海军飞机工厂或陆军在所泽与立川的陆军航空工程部施以严密的试验，然后才采用。为了发展民用航空工业，日本政府常举行飞行竞赛，凡民营工厂所出的飞机，均可参加。优胜的飞机，即由政府采为军用。中岛91式战斗机（气冷式）和川崎92式战斗机（水冷式），都是因此而发展起来的。
对比中、日两国战前对空中力量的战略部署和作战方针，可以看出，中国空军一开始就犯了战略性错误。日本无论是陆军航空力量，还是海军航空力量，都将歼灭我空军、夺取战场上的制空权作为第一任务，因此，在平时训练和战前兵力部署以及作战方针等方面，都是围绕这个任务而展开的。中国空军则一味强调轰炸的作用，企图在战争初期打击日本海军，阻止其在中国沿海登陆，这使中国空军在开战后不久即很快陷入被动局面。这也证明，没有制空权，空军就不可能彻底消灭敌陆海军。
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