1937年6月初，陈纳德抵达上海。一个炎热的下午，霍布鲁克带他去见宋美龄和澳洲籍政治顾问端纳。当天晚上，陈在日记上写下他会见宋美龄的印象：“她将永远是我的公主。” 陈答应在两个月内向宋美龄提出对中国空军的考察报告。抗战爆发后，国府空军号称有500架飞机，能起飞的还不到100架；日军则有3000架，仅上海一地即有400架，日军在上海且建有机场。尽管中国空军远居劣势，但飞行员的素质和爱国心却是一流的，1937年8月14日，日寇木更津空军联队的18架轰炸机自台湾新竹基地起飞执行轰炸杭州任务，日寇机群越海窜入筧桥上空，中国空军第四大队大队长高志航率领27架战斗机升空拦截，击落6架敌机。这是中国空军的第一次空战，非但无一受损，且创光辉战果，宋美龄即建议将8月14日定为“八一四”中国空军节。

　　陈纳德正式参与中国空军的训练与作战，指挥上海、南京和武汉的对日空战，在昆明训练中国空军并建立一个复杂的地面警报系统。1938年春，宋美龄因健康原因辞去航委会秘书长职务，由其兄宋子文接任，实际负责人则为钱大钧，但宋美龄始终对空军的人事、采购甚至训练和作战都掌握大权，她被称为“中国空军之母”，她一生中最喜爱的胸前别针就是金色与银色的中国空军军徽。

　　1940年10月，蒋氏夫妇派遣陈纳德至华府协助宋子文的“中国国防供应公司”获取更多的战斗机、轰炸机和飞行员。宋美龄数年前即曾嘱咐陈纳德，在中国飞行员还未培养出来之前，不妨雇用西方佣兵。1941年夏天，陈纳德筹组的“美国志愿队”成员陆续来华助战。当年12月20日，连炸中国一年未遭抵抗的日本空军在空袭昆明时，突遇一批机首漆着鲨鱼牙齿的美国P-40S战斗机升空对抗，使日军三菱Ki-21型双引擎轰炸机受到重创，鼠窜回河内基地，中国人民所称的“飞虎队”开始在中国战区建功。1942年2月28日，蒋宋夫妇在昆明宴请陈纳德和飞虎队成员，宋美龄讲了一段感性的话：“在中国国运最严重的关头，你们带着希望和信仰飞越了太平洋来到中国。因为这个缘故，不仅我国空军，而且我们全国都展开双臂来欢迎各位。委员长适才曾道及你们光辉和英勇的事迹，他并且赞誉飞虎队为举世最勇敢的一支空军。”宋又说：“当你们翱翔天空时，你们无异是用火焰在空中写出一些永恒的真理，给全世界都看到……”