正如宋美龄女士所说的那样，日本人的鼻子果然灵得很。苏联飞机刚刚到达南京，日本人的轰炸机和攻击机群，就直扑南京机场而来！
大概，这些日本人就想像袭击周家口机场一样，一得到间谍或汉奸的报告，趁苏联飞机刚到南京立足未稳，还来不及喘息之时，就将这些飞机摧毁在地面上。
苏联空军志愿人员都不愧都是些久经沙场的老战士，一听到紧急起飞哨声响起，所有的飞机就立即打开发动机，依次排列在了跑道上。登上机舱的飞行员都跃跃欲试，迫不及待地就想飞向天空与日本人一决雌雄。少顷，在普罗菲耶夫的带领下，飞机就迅速在跑道上滑行起来，紧接着，一架又一架飞机就迅速升上天空！
来了，来了，普罗菲耶夫驾驶的长机刚升上3000米的高空，就看见涂着日本标志的10架C3M2轰炸机，在10架98式攻击机飞护航下，出现在远方灰蒙蒙的天空。而此时，苏联升空的歼击机只有7架，还有的十几架飞机正在飞行途中，在这敌众我寡的情形下，普罗菲耶夫冷冷地注视着越来越近的日本飞机，他毫无惧色，简单地下达攻击命令之后，一拉操纵杆，飞机一个漂亮的直升动作，嗖地升上高空，居高临下向日寇机群飞去！
普罗菲耶夫身后的6架飞机，也无畏地跟随着向敌人机群冲去。
日寇飞机见状，也立即迎着普罗菲耶夫带领的机群飞来，企图阻止苏联飞机对他们的攻击。
“不要理会他们，全力对付轰炸机！”普罗菲耶夫不愧是2次获得“苏联英雄”称号的苏军特级飞行员，他采用冒险的抵近攻击法，以单机从敌编队尾后正高度上俯冲加速后拉起，冲入敌编队内向上仰攻，打乱了敌队形。然后将飞机来了一个侧身翻滚，一下躲过日本飞机的攻击，紧紧咬住领头的轰炸机，准备进行攻击。
为首的日本攻击机也来了一个俯冲，想从背后来攻击普罗菲耶夫——可，日本人的96式攻击机速度不如苏联的N16攻击机快，还未等它接近普罗菲耶夫的飞机，日本轰炸机已进入到普罗菲耶夫飞机攻击的范围，“砰砰砰……”普罗菲耶夫一按机关枪的扳机，一连串子弹就对着轰炸机的机舱射去！
轰炸机颤抖了几下，冒起了黑烟，但它一转身，想躲避普罗菲耶夫的再次攻击。普罗菲耶夫飞机敏捷地一转弯，迎头又对轰炸机喷出一串火舌，再次准确地击中那架领头的轰炸机，一瞬间，飞机燃起冲天的大火，“轰”地一声在空中发生了爆炸！随着爆炸声，那架飞机轰然解体，燃烧着的飞机残骸带着大火，往地面坠落而去！
“啊，打中了、打中了！日本人的飞机被打中了！”在地面观战的周至柔和毛邦初等人，看见遥远的空中往下坠落的飞机残骸，凭着直觉，他们就知道往下坠落的是日本人的轰炸机。
与此同时，普罗菲耶夫的战友们也驾驶着各自的战机，分别咬住日本飞机进行着攻击。只见灰蒙蒙的天空中，苏联飞机像一只只银燕，灵活敏捷地上下翻飞，左右盘旋，与日本飞机斗智斗勇。空中所有的飞机，无论是涂着红膏药还是青天白日标志的飞机，都不时从机头上喷出一道道火舌，射向与自己缠斗的敌人。一时间，“呯呯嘣嘣”的枪炮声响彻南京城的上空。苏联飞机刚刚到达南京，还来不及喘口气，就与日本人进行着一场残酷激烈的空战。
火光闪烁，白烟逶迤。
突然，一架日本轰炸机冲出重围，径直向机场上空飞来。说时迟那时快，只见两架苏联飞机也甩掉与他们缠斗的日本飞机，凭着飞机的速度，一瞬间就追上这架轰炸机。当轰炸机还未到达机场上空，正盲目地往地上倾泻炸弹之时，就遭到两架苏联飞机同时攻击。无情的炮火，准确地击中了这架轰炸机，轰炸机像喝醉了酒的醉汉一样，摇摇晃晃踉跄了几下，头往下一栽，尾翼冒着烟火，也从空中栽落下来！
“好！又打中了1架！”毛邦初指着那架往下坠落的日本飞机，兴奋地对周至柔讲道。
此时远方的天空中，依然是一片混乱。只见击落日本轰炸机的两架苏联飞机各自左右一转，又转身钻进了东边正在进行的混战之中。混战中，又1架日本攻击机被苏联飞机击落！这场混战，苏联飞行员表现出杰出的战斗本领，他们初来即战、以寡击众、傲视群雄，取得首战的胜利。初试牛刀，便击落日本人2架轰炸机、1架战斗机，击伤多架轰炸机和战斗机，而自己竟然无一损失，粉碎了日本飞机轰炸南京机场的阴谋，苏联空军志愿人员顽强勇猛的战斗风格，精湛高超的作战技能，赢得中国空军交口赞誉。而日本人一时间被打得晕头转向，闹不清这些飞机的战术技术性能，也只好立即撤出了战斗，纷纷扭头向基地逃去！
“英雄、我们的苏联英雄！”苏联的7架歼击机，除1架机翼受伤外，其余全部依次返回机场。宋美龄及中国空军指挥官来到机场上，欢迎着普罗菲耶夫和他战友们凯旋归来。
消息传到蒋介石那里，他大喜过望，立即传令慰问嘉奖这些上天作战的苏联飞行员们——可，苏联空军志愿人员除了领受精神奖励外，却谢绝了物质奖励——按此前国民政府招募的外籍飞行员奖励办法，除每月500～1000美金的薪金外，凡打下日本人1架飞机，还要奖励500～1000美金。但，苏联空军志愿人员来到中国，全是义务帮助中国作战，除管他们基本的生活必需外，他们不要1分钱的薪金，也不要1分钱的奖励。
机群散去，南京城的天空中出现短暂的平静。
这样的空中格斗结果，令日本陆、海军航空队指挥官都感到十分意外，更使他们颜面尽失，在恼羞成怒的境况下，就在11月21日这天，在第一波飞机返回他们基地2个小时后，为了挽回败绩，报复苏联飞机，日本人倾其所有，轮番出动了126架次的轰炸机和战斗机对南京进行疯狂的轰炸和攻击。苏联空军志愿队先前到达的7架歼击机，以及随后到达的18架歼击机，偕同中国空军，当天也连续不断5次升空对日作战，给予了日寇以沉重打击。
这天的空战，尽管苏联飞机也受到一些损失，飞行员安德烈耶夫牺牲，列米佐夫跳伞生还，中国飞行员敖居贤同时阵亡，但苏联飞机性能以及飞行员的战斗能力叫使日本人暗暗吃惊；同时他们摸不透中国机场上到底来了多少苏联飞机，一时间竟不敢轻举妄动，致使他们每天轰炸南京、逼迫南京政府投降的计划被打乱，以致让南京城的上空暂时清静了好几天。