一 海军长江抗日作战
中国海军力量薄弱，抗日战争开始，军舰吨位不足5万吨，日本海军兵力超过中国30倍。中国海军无力与日军海战，只能在沿海和内河协助陆军对敌进攻进行阻击、封锁作战，或依江岸、海岸炮台对日军舰艇进行炮击。但中国海军部队英勇作战，不怕牺牲，为抗日战争作出了贡献。
（一）淞沪作战
1937年8月14日，淞沪战役开始，海军堵塞黄浦江董家渡水道，用水雷封锁淞沪一带港口。16日，海军江阴江防司令部派快艇两艘赴沪，由大队附安奋邦率艇长胡敬端驾快艇向外滩黄浦江中日军旗舰“出云”号发射鱼雷，快艇被“出云”舰击沉。9月28日夜，海军特务兵携水雷潜赴春江码头，泅水炸伤“出云”舰。11月11日，日军进攻高昌庙海军江南造船所，海军警卫营与之激战甚久始退。淞沪退兵时，海军以水雷破坏苏州河一带桥梁和梵王渡铁桥，以迟滞日军之前进。
（二）江阴作战
为阻断日本舰艇在长江进犯，军事委员会决定封锁长江航道。8月11日，海军司令部派船舰破除江阴下游航标，同时抽调舰艇，并征用商轮沉塞江阴航道。海军总司令陈绍宽亲自部署江阴堵塞战，先后共沉大小军舰及商轮35艘，合计吨位63800余吨，并于江阴一段布设水雷，构成封锁线，阻止日舰西上。日机不断轰炸在江阴封锁线前线的中国主力舰。9月下旬，日机多次集群轰炸，中国军舰被炸沉多艘，官兵浴血奋战，伤亡惨烈。9月23日，70多架日机分批围攻我“平海”、“宁海”、“逸仙”、“应瑞”4舰。“平海”舰舰长高宪申、“宁海”舰舰长陈宏泰、“建康”舰舰长齐粹英等均坚守指挥岗位，遭敌机轰炸，身负重伤，官兵多殉职。“应瑞”舰官兵伤亡74人。中国舰队高射炮组成防空网，在8月16日至9月25日40天中，击落日机10架以上，击伤其30余架。
（三）马当——湖口作战
武汉会战时间，中国海军在马当布雷800余枚。为加强江防，在田家镇、葛店附近江面，以沉船、布雷施以阻塞，而以炮火掩护。其未施阻塞区域，另配置漂雷队或活动炮兵，随时袭击敌舰。海军投入40余艘舰艇参加武汉会战。海军总司令陈绍宽先后以“咸宁”、“永绥”、“江犀”等舰为旗舰，亲在马当、汉口、岳阳、长沙等地指挥。
1938年4月，因东流、马当间敷设水雷，由大通上驶的2艘日舰触雷沉没。日机猛烈轰炸中国布雷舰艇。海军官兵冒险英勇布雷，“崇宁”号、“长宁”号均被炸沉。日军攻马当时，马当炮台与敌舰展开猛烈炮战。6月22日，日汽艇向炮台接近，炮台官兵突发子母弹，击沉日汽艇3艘。24日，日机9架向“咸宁”号炮艇狂轰滥炸。海军炮兵中队长温进化、张舒特、刘茂秋等在浴血奋战中牺牲，伤16人。26日，日本陆军迂回包围马当炮台，其海军及航空队轰击。要塞炮台中国海军炮队掩埋炮闩后突围。
7月4日，日军进攻湖口，湖口炮台与日军对战。海军司令部密令快艇向敌舰发射鱼雷。湖口、九江以上水道加紧布雷。日机轰炸布雷艇，7-8月间，布雷艇被日机炸沉10余艘。瑞昌、黄梅失陷后，海军组织布雷别动队数队布放浮雷，与敌舰距离数公里时发放。1938年6月，海军在鄱阳湖、姑塘布设水雷，遭日机轰炸。
（四）田家镇、葛店作战
自南京失陷后，海军拨一部分舰炮在田家镇分台装置，构成长江第三道防御线；同时于葛店设立武汉区炮队，安装舰炮，配备兵力。马当、湖口吃紧之际，海军在田家镇——半壁山间、蕲春——岚头矶间、黄石港——石灰窑间、黄冈——鄂城间划设主要雷区，先后布水雷1500余具。海军又于长江两岸要点构成掩护阵地，在团风、阳逻、谌家矶各段筹划封锁，另调遣军舰驻防武汉。守军以布雷小轮不分昼夜奋勇布雷，在日机轰炸下牺牲甚重，储雷驳船被炸亦很多。9月8日，新洲江面2艘日舰被炸沉。18-23日，武穴以上江岸炮台击沉日舰14艘。田家镇炮台守军在日军包围中死守沿江阵地。17-28日，日舰炮、飞机轰击，每日发炮弹500发，投弹千枚以上，炮台阵地工事全毁。28日晚，炮台守军才撤退。
因田家镇附近布有水雷，田家镇撤守后日舰仍未敢深入。葛店方面配备有坚强防御工事，构成视发水雷区。10月下旬，日军采取大迂回战略，武汉突然受威胁，葛店陷入三面包围之中。10月22日，由三江口上驶的2艘日舰被漂雷炸沉。日军以巡洋舰、炮舰远程炮击葛店炮台，炮台亦对日舰猛烈远击。24日，日军企图在赵家矶登陆，被炮台击退，其4艘汽艇被击沉。至25日晨，日军在汀桥镇及葛店公路间进逼，不断炮击轰炸。各炮台炮队仍向敌发炮，支持至当晚17时许，入晚才将炮闩拆卸撤离。
10月24日，日机深入武汉上游，终日搜索狂炸。“中山”、“楚同”、“楚谦”、“勇胜”、“湖隼”诸舰与日机恶战。“楚谦”、“勇胜”、“湖隼”3舰脱出重围，“楚同”舰于嘉鱼附近被炸伤。“中山”舰牺牲极重，官兵伤亡惨烈。舰长萨师俊身受重伤，始终未离指挥台，后被部下拉上舢板，但在敌机扫射下饮弹成仁。“中山”舰在金口附近沉没。
（五）荆河、湘江防守
武汉抗战时期，为巩固后防，亦为加强武汉上游荆河、湘江防卫，海军司令部以城陵矶为重心，组成洞庭湖区炮队，于临湘矶、白螺矶、洪家洲、杨林矶和道人矶等处分设炮台，部署将湘江、荆河各段节节布雷封锁。荆河方面，金口、嘉鱼、新堤、临湘、道人矶、城陵矶均布雷；监利以上、郝穴以下各区域掩护阵地，配成各项防御工事。洞庭湖方面，岳阳、鹿角、磊石山、营田、芦林潭、湘阴、益阳、常德、安乡等地亦划做布雷区。另在金口、城陵矶、岳州（岳阳）、长沙各处配备相当的舰队实力，以固后防。日军为消灭中国舰队实力，大肆轰炸。7月20日，各舰协力炮击，与敌展开猛烈海空战。数艘舰只和驳船受重伤，“江贞”舰被毁。“江贞”舰副舰长张秉焱殉职，“民生”舰副舰长林赓尧负伤，员兵伤亡数十人。
二 海军闽粤浙海岸、江河抗日作战
（一）闽厦防卫
淞沪战役爆发后，海军总司令部即指示封闭闽江口。1937年9月18日，海军将江口马尾一带所有标志一律破除，并征用商船、帆船、砂石等，于10月建成堵塞线；另敷布水雷，构筑炮兵阵地，进行防御。日军攻占金门后向大陆海岸进攻，各炮台屡将日舰击退。1938年5月11日，日军从厦门口外海边登陆。日舰猛烈攻击，日机狂炸。炮台员兵坚决抗击，卒因伤亡惨重，弹尽援绝，乃行后撤。
日军攻占厦门后，5月23日开始向闽江口外进攻，向梅花及黄歧、北菱各处炮击。日机亦骚扰。各炮台员兵沉着应战。扼守闽江口的“抚宁”、“正宁”、“肃宁”诸艇奋勇对日机抗击，于5月31日、6月1日被炸沉没，停泊于南港的“楚泰”舰被炸伤。沉艇员兵编成巡防队担任闽江口防线守卫任务。
（二）珠江防卫
1938年9月14日，日舰队自伶仃洋驶虎门，中国炮兵击沉其驱逐舰1艘。25日后日机狂炸珠江各舰，多艘被炸沉。珠江三角洲各口有水雷封锁，日舰不敢径入，乃于10月12日晨奇袭大亚湾登陆，日舰1艘触雷沉没。海军在“公胜”炮艇加配武装，协助江防。广州失守后，为防日军进攻广西，海军总司令部加速进行西江布雷工作，组织布雷队进驻梧州，担任勘测水道和敷布水雷的任务。
（三）浙江江河防卫
淞沪战役开始后，海军曾于乍浦设置炮位，并派海军陆战队第3团入驻衢州、金华布防。其第二步即封锁富春江。海军总部赶制水雷，派布雷队入浙敷布，1938年10月完成。继而封锁瓯江，11月间进行布雷。同时由青阳抽调海军基地炮队一队开赴温州，12月间到达芳竹岭，安装炮位，协同温（州）台（州）司令部担任作战任务。后实施椒江布雷计划，将飞云江、鳌江、清江各水道一律封锁。
三 开战之初空军抗日作战
中日开战之初，日方战机数为中国之8倍以上，战力相差悬殊。但中国空军将士英勇搏战，不畏牺牲，在初期空战中取得辉煌战绩。
（一）淞沪作战
8月14日，中国空军轰炸日军在上海的根据地公大纱厂日军军械库、公大机场、上海日本海军陆战队司令部和汇山码头，袭击川沙县白龙港附近日舰、南通附近江面日舰和吴淞口海面日本“出云”号旗舰。当日下午，日本鹿屋航空队空袭广德机场和笕桥机场。中国空军第4大队大队长高志航率机27架在杭州笕桥机场上空与日本航空队空战，击落日轰炸机2架，另1架在飞返台北机场时损毁。这次空战，首开空军胜利记录。后来国民政府于1940年定8月14日为中国空军节。
8月15日、16日，日本海军木更津、鹿屋二航空队从济州岛、台湾起飞，袭击杭州、嘉兴、曹娥、句容、扬州、南京机场。中国空军迎战，3日之内共击落日机40多架。鹿屋、木更津航空队是日本海军航空队的王牌，作战开始即遭中国空军打击，损失惨重，致使日方命令其航空队今后尽力利用夜间攻击，避开中国的战斗机。
17日，空军战士阎海文战机被日高射炮击中，跳伞落入敌阵，举枪击毙数名日本士兵后自戕殉国。19日，空军轰炸白龙港日巡洋舰，战士沈崇诲座机发生故障，乃向日舰俯冲，与日舰同归于尽。22日，日军增援上海作战之部队登陆，中国空军在浏河、吴淞口对登陆之敌进行轰炸。8月14-31日，中国空军共出动袭击67次，与日航空队空战12次，击落日机61架，击中敌航船10艘，自身损失飞机27架。中国空军作战英勇，事迹悲壮。
至9月，日军在上海登陆后，加建机场，增大战力，制空权逐渐被日方控制。而中国空军补充困难，但仍不断对日军进行夜袭。9月18日，中国空军几乎出动所有能作战的飞机，攻击淞沪地区日军。9月间中国空军共出击46架次，空战15次，击落日机20架，击中敌航船28艘，自身损失36架。淞沪会战后期，10月至11月上旬，中国飞机仍攻袭上海日军据点、机场和军舰。10月间共袭敌110次，空战15次，击落日机7架，击中敌舰3艘，自身损失飞机25架。
（二）太原作战
9月14日，中国空军派出北正面支队，由陈栖霞率领赴华北，配合地面部队作战。9月21日，日本关东军飞行第16联队第1大队长三轮宽少佐率战机15架，重轰炸机空袭太原。中国空军第28中队中队长陈其光率该中队及航校暂编队4架战机迎战，击落日军中号称“驱逐之王”的三轮宽少佐座机，三轮宽伤重毙命。中国飞行员梁定苑阵亡。
9月16日至10月底，中国空军北正面支队所部对大同、繁峙、平型关、阳明堡、崞县、原平及平汉铁路沿线的日军共进行了12次侦察和42次轰炸，并击落敌机3架、击伤敌机1架，支援中国地面部队作战。
（三）保卫首都南京
淞沪抗战期间，日军不断对中国首都南京进行空袭。9月19日，日军数十架飞机两次轰炸南京，中国空军与之激烈空战，击落日机1架，击伤其4架。9月下旬，日机不断轰炸南京国民政府机关、机场、电厂、车站和沿江炮台，19-25日，日机共出动289架次进行11次大规模空袭，投弹203吨，古城南京一片火海。
10月6日、12日，日机轰炸南京，空军第24中队中队长刘粹刚在空战中勇敢机智，屡歼敌机，被誉为“中国的红武士”。
（四）苏联空军志愿队援华
1937年11月起，中国从苏联获得战机得以补充，苏联并派出志愿航空队帮助中国作战。中苏空军战士共同守卫南京，数次与日军空战，亦袭击上海日舰、日军机场和进攻南京的日军。12月，日军航空队一再对中国空军后方战略基地兰州轰炸袭击，驻兰州的苏联航空队起飞迎敌，日机败逃。
南京失陷后，苏联志愿航空队多次袭击日军占领的南京机场，炸毁敌机多架。
四 武汉抗战时期空军抗日作战
（一）南昌空战
1937年底至1938年初，日军不断袭击中国重要的空军基地南昌。中苏空军勇士为保卫南昌进行了英勇战斗，空战中击落日机多架。
1938年2月25日，日本轰炸机35架、驱逐机18架大编队袭击南昌，中苏30架战机迎战，激烈格斗，击落其1架。中苏机被击落1架，4架受伤迫降。是为有名的“二二五”大空战。6月26日，南昌空战中击落敌机6架。7月4日，中苏战机在南昌迎战日机，近百架飞机在空中混战，日机共被击落7架，中苏飞机也有不少损伤。7月18日，日本6架战斗机、14架轰炸机、5架攻击机再次进袭南昌。中苏空军迎敌，击落敌机4架。日本海军航空队“四大天王”之一的南乡茂章大尉也在此次空战中丧命。南昌机场上我方数架飞机被毁，中国飞行员黄莺为援救苏机领队巴比洛夫不幸牺牲。7月21日，南昌空战中中国空军击落日机4架。
（二）参加徐州会战
徐州会战时，中国战机从归德（今商丘）机场出发，对日军阵地进行轰炸，迎战敌机。3月24日，中国飞机14架自归德出发，袭炸临城、韩庄一带敌军，返回途中遭遇18架日机的袭击，经激战，击落、击伤敌机3架，中国3名飞行员牺牲。
空军连续袭击滕县、枣庄、峄县、台儿庄等地之敌。4月10日，中国18架战机袭击从台儿庄溃退的日军，返航途中，在飞抵归德以东马牧集（属虞城）空域，与企图进行拦截的日机14架激战，击落敌机2架，击毙敌中队长加藤建夫大尉。中国2名飞行员牺牲。
5月间，中国空军轰炸永城、蒙城一带日军。5月20日，中国空军10架驱逐机正要袭击兰封日军时，日本的24架战斗机突然赶至，将中国飞机包围。中国飞行员与日机殊死搏斗，因敌众我寡，中国飞机被击落6架，6名飞行员牺牲。
（三）武汉大空战
1937年11月下旬国民政府军政机关临时迁到武汉后，日本航空队经常空袭武汉，中苏空军与日机多次激烈空战，取得击落日机多架的战果。
武汉抗战时期以“二一八”“四二九”“五三一”三次大空战最为有名。
1938年2月18日，日机袭击汉口。中国空军战机分别从汉口、孝感机场升空拦截。空军第4大队大队长李桂丹率队击落日机14架，但李桂丹与队长吕基淳，队员巴清正、王怡、李鹏翔5人壮烈殉国。
4月29日，武汉发生第二次大空战。日本海军航空队大批战机攻袭武汉，中苏战机迎敌，日机被击落21架，中苏空军损失飞机12架。在这次空战中，空军勇士陈怀民的战机多处中弹，难以操纵，他开足马力，迎面向1架日机撞去，与日机同归于尽。苏联飞行员舒斯捷尔也同敌机相撞，英勇牺牲。
5月31日武汉发生第三次大空战。日机袭击武汉，中苏近50架战机扑向日机机群，击落日机14架。苏联飞行员古班柯在击落1架战机后，子弹已打光，他开足马力猛向日机撞去，1架日机机翼被撞断后坠毁，而古班柯以高超的技术操纵负伤的飞机安然返回。
（四）参加武汉会战
为了阻止日军沿长江进攻武汉，中苏飞机频频出击。1938年6月间，在铜陵对岸的凤凰镇、东流附近、香口附近等处江面炸沉敌舰。据载，武汉会战开始的1个月（6月）内，中国空军炸伤长江中的日舰12艘，击沉其2艘。
7月2日、3日，中国空军轰炸芜湖、马当、东流、香口等处江面的敌军舰船和江岸的敌军阵地、机场。7月8日，中苏飞机出动5批，轰炸了安庆、芜湖敌前进机场及湖口江面敌军舰船，共炸毁、炸伤敌机20多架，击中日舰10余艘。其后，中苏飞机又袭击安庆、贵池、湖口江面敌舰，并与日机空战。7月间，中苏飞机共击沉日舰船12艘，炸伤29艘，击落、击伤日机40余架。
7月12日，日机袭击武汉，投弹100多枚，民众死伤600多人。19日，日军再炸武汉，投弹200余枚，毁房400余栋，民众伤亡千人。武汉机场遭受重大破坏，一些飞机被毁。8月3日，日机进袭武汉，中苏空军迎战，双方伤亡均为惨重。8月份，日机空袭武汉12次，投弹1715枚，居民死伤3112人。
8月3日，苏联空军志愿队袭击安庆的日军机场及舰船，8日轰炸马当、香口日军舰船，11日袭击九江江面日舰，18日袭击湖口江面日舰。8月间，中苏空军共炸沉日军舰船9艘，炸伤23艘，并炸毁日机多架。
9月以后，中国空军多次出动，轰炸向武穴、阳新、田家镇等地进攻的日军。
据统计，在武汉会战期间，中国空军共炸沉日军舰船23艘，炸伤67艘；击落日机62架，击伤9架，炸毁16架。1938年5-10月，侵华日本海军损失飞机136架，航空队官兵死亡116名。
（五）中苏空军远程奇袭
武汉抗战时期，中苏空军还远程出击到台湾和日本境内。
1938年2月23日，中苏空军出击日本的重要航空基地台北松山机场。由苏联飞行员驾驶的28架轰炸机编队由大队长波雷宁大尉指挥，共向松山机场投弹280枚，炸毁日机12架、营房10栋、机库3座，焚毁了可使用3年的航空油料及其他装备。
5月19日夜，中国空军第14队队长徐焕升和第19队副队长佟彦博驾机越过茫茫大海，飞往日本国土上空，经过熊本、久留米、福冈、佐贺、佐世保、长崎和九州上空，投撒《蒋委员长告日本国民书》等几十万张传单，呼唤日本民众认清日本军阀发动侵略战争的本质，同时侦察日本军港和机场情况。这是一次远征日本的“纸弹轰炸”。两机投掷传单后随即安全返航，20日回到汉口。徐、佟获胜归来，受到热烈欢迎。这是日本有史以来第一次受到外国飞机的袭击。各国报纸赞扬这是中国空军对日本的“人道远征”，它在政治上、心理上给予了日本侵略者重大打击。
五 华南空军作战
华南方面，中日战争开始后，日本海军航空队陆续袭击广州、南宁、柳州、南雄等地的中国机场，中国空军奋勇迎战。中国空军不时派出飞机巡逻海面。1937年9月13-15日，3天内中国空军第2大队就派遣了8批轰炸机出击，炸沉日舰船3艘，炸伤数艘，挫折了日本海军对华南的侵略势头。
1938年5月28日至10月12日日军在大亚湾和珠江沿岸登陆，日本飞机多次轰炸广州，广州居民生命、财产遭受巨大损失，但中国空军战力不足，未能阻挡日机攻击。