黎明前的黑暗刚刚过去，天边露出几缕微光，上百架日本轰炸机和战斗机，分别从上海、南京、运城等机场起飞，像一群群黑色的秃鹫和乌鸦，张牙舞爪向武汉上空扑来；武汉外围的地面上，隆隆的炮火，震天撼地，映红了半个天空；紧接着，无数的坦克和装甲车吼叫着，像疯牛一样拼命向前推进；密集的炮弹和枪弹，像雨点一样向中国军队阵地射来。
整个武汉会战，历时3个半月，惨烈的程度不亚于上海、南京保卫战。为避累赘，仅将苏联空军志愿队在这场战役中主要的战斗经历叙述如下：
6月，前线的战斗打响后，苏联空军志愿队就出动飞机14次之多，共计78架次。他们驾驶的CB2轰炸机分别由汉口、南昌机场起飞，连续轰炸安徽境内长江江面的日本军舰11次，炸沉日舰8艘，炸伤日大中型舰船12艘；轰炸机场3次，炸毁敌机15架，同时摧毁了机场其它设施。
6月10日，苏联空军志愿队5架CB2轰炸机从汉口起飞，飞至安徽凤凰镇时，他们发现江面有7艘日舰正在航行，编队立即对其进行轰炸，炸沉日舰1艘、炸伤3艘；6月24日，志愿队9架轰炸机分3批从南昌起飞，袭击了东流、香口附近江面的日军舰艇，炸中日舰4艘。在攻击日舰的同时，他们还出动轰炸机16架次，对日军刚刚攻占的安庆和芜湖机场进行了3次轰炸，炸弹全部命中机场目标。其中轰炸安庆机场时，将敌15架正在机场内加油的飞机全部摧毁。
进入7月后，前线战斗更趋激烈，苏联空军志愿队加紧了对长江上的日军舰船的打击，共炸沉敌舰12艘，炸伤29艘，击落击毁日机40余架。其中，7月2日，苏联空军志愿队轰炸机大队长兹维列夫率领的5架轰炸机，自南昌飞往东流江面准备轰炸敌舰时，飞至马当上空，突然发现34艘日舰正在靠岸登陆，他们当机立断，当即俯冲投弹，炸中日舰1艘，炸死炸伤日军官兵200余人。
此时，由于日军航空队开始装备性能先进的97式新型战机，这种战机加速度和爬升性能有了很大提高，从而迫使苏联志愿队CB2轰炸机的飞行高度从原来的2000～4000米，升至7500～8000米。在7500米以上高空飞行，必需氧气，而那时中国空军基地根本就没有氧气站，这让空军指挥员大伤脑筋。最后，地勤人员想出办法，他们从维修仓库找来充氧设备，用这种方法解决高飞时飞行员供氧不足的问题。但这些设备所充的氧气不纯，含有很多杂质气体——即使使用这样的气体，飞行员们还不敢奢侈，还得节省着使用。苏联飞行员斯拉斯瑞夫在日记中写道：“为了扩大航程，也为了保护这些来之不易的飞机，我们在飞行时，只能打开一半的氧气。”
同时，由于CB2机舱不是密封的，到了高空以后，氧气管和面罩都会结冰，致使许多飞行员在高空中头昏脑胀，甚至失去知觉。然而，前线的战斗实在太残酷了，在这艰苦的条件下，苏联飞行员没有怨言，更没有退缩，他们顽强地履行着自己的使命，每天依然义无反顾地驾驶着飞机频频出击，给予日军沉重的打击。
8月3日，苏联空军志愿队的3架轰炸机成功地对安庆日军机场进行轰炸后，就在即将返航时，1发防空炮弹击中了队长斯拉斯瑞夫上尉的飞机发动机。在飞机受伤开始掉高度时，背后又有2架日机追来；几分钟后，追击他的日机变成了20架日军战斗机群，其中还有日本海军三菱96式舰载机。在敌机重重包围了斯拉斯瑞夫飞机，正准备对他群起攻击之时，与斯拉斯瑞夫同行的另外2架飞机见状，立即毫不犹豫掉头就冲进敌人机群，他们以寡击众，对敌展开猛烈攻击。战斗中，斯拉斯瑞夫临危不惧，他驾着受伤的飞机沉着应战，在与战友们共同击落5架敌机后，相互掩护着撤出战斗——他们3架飞机，竟然奇迹般地全部返航回到武汉基地！飞机在机场着陆后，机组人员数了数每架飞机机身上的弹孔，最多的1架飞机机身上，竟然有70多个弹孔！而他们自己，只有1位炮手受了轻伤。
“奇迹，这简直是奇迹！”苏联空军志愿队领队日加列夫将军来到机场，查看了这些弹痕累累的飞机后，他激动地和每位飞行员紧紧拥抱，“小伙子们，你们打出了我们苏联空军的威风，创造了我们苏联空军战史上的奇迹！我感谢你们、感谢你们！”
8月8日，苏联空军志愿队5架轰炸机再次出击，轰炸马当、香口2处江面上的敌舰。再次击沉日军汽艇10余艘、炸伤敌舰6艘。紧接着，8月11日，志愿队分2批袭击九江江面的敌舰。第1批5架飞机于凌晨起飞，6时到达目标上空，发现敌炮艇、扫雷舰、运输船共25艘，他们立即展开攻击，7枚炸弹命中目标；第2批7架飞机于傍晚起飞，共炸沉日舰5艘、重创7艘。然而不幸的是，8月12日，5架轰炸机在执行任务时，遭到数十架日机围攻，他们打下7架敌机后，自己的飞机全部被敌机击中，15名飞行人员只有6人跳伞生还。飞行员邦达连科驾驶受伤的飞机，飞至安全区后，迫降失败后跳伞落入江中。当他游至岸边时，中国士兵还误认为是日军，朝他开枪。经过多番解释，才消除了误会，把邦达连科救上岸来。随后他被送往战地医院，在那里得到精心治疗和照顾，很快得以康复归队继续参战。
8月18日，队长斯拉斯瑞夫上尉率队前去轰炸日军军舰时，被日军军舰防空炮弹击穿了他的氧气管。返航途中，他在空中昏厥了半个小时，直到飞机降低至6500米高度时才苏醒过来。此时，斯拉斯瑞夫发现座机燃油即将耗光，但他凭着高超的驾驶技术，成功地将飞机迫降在江西境内的一处荒地上，飞机损伤但机组人员全部安然无恙，后得以安全归队。
在整个8月期间，中苏空军共炸沉日舰9艘、炸伤23艘，炸毁飞机17架——时间延续到9月以后，由于地面战斗更趋激烈，中苏空军多次出动轰炸向武穴、阳新、天家镇等地的日军，有力地支援了地面部队作战。9月21日，日军攻陷豫南罗山后，中苏空军又抽出力量支援北线。从9月23日起，中苏空军编队连续轰炸罗山——柳村一线的日军，给日军地面部队以沉重打击。
进入10月之后，日军对武汉的合围越来越紧。中苏空军也加紧了对地面部队的支援。10月2日、3日、6日，苏联空军志愿队连续轰炸武汉外围之阳新、罗山敌军阵地，对敌造成重大杀伤。10月6日，苏联空军编队8架轰炸机在队长斯留沙列夫的指挥下，自汉口起飞出发轰炸罗山。在罗山上空遭遇10架敌机拦截，我机群猛烈开火，击落1架敌机，但由于敌机占据高度优势，我机群只好脱离战斗，返回衡阳、湘潭机场。
日军在不断遭受轰炸和打击后，于10月8日至11日，出动上百架次飞机对我进行报复，连续轰炸我衡阳机场，投弹达50余吨。由于汉奸纵火发出信号，中苏空军损失惨重，6架CB2轰炸机被炸、1座军用仓库被毁。在这次日机对我机场的空袭中，只有4架日机被苏联空军志愿队击落。
惨烈的空中拉锯战，随着地面的战斗，一直进行到当年的10月底。据日本防卫厅战史室资料披露：1938年5～10月期间，仅日本海军航空队在武汉战役中，损失飞机136架，空勤官兵死亡316人；中苏空军共炸沉日军舰艇23艘、炸伤67艘，而我方损失并不大——这是由于日军战斗机主要是为轰炸机护航，往往等我CB2轰炸完之后，日军拦截的战斗机才赶到，而我方轰炸机此时已安然返航。
然而，日军来势汹汹，我军寡不敌众，在历时4个多月的惨烈战斗之后，10月27日，武汉三镇终于沦陷。
武汉沦陷后，中苏空军只好奉命向后方撤退。苏联空军志愿大队飞离武汉，进驻四川成都。11月，他们接到命令，飞机全部飞往兰州，由设在那里的修理厂进行大修。与此同时，中国空军也停止了出击，撤往成都、宜宾一带进行整训。
到了12月初，根据苏联空军司令部命令，志愿队斯拉斯瑞夫大队在兰州更换发动机后，改去执行运输任务。运输从苏联伊尔库茨克到兰州的CB2轰炸机部件。至1939年春，该大队已运输60架飞机部件。这些飞机组装好后，大部交付由中国飞行员驾驶。武汉会战结束后，中苏飞行员得到短暂的休整；而从苏联源源不断运来的飞机，使中苏空军的实力得到一定的恢复，飞机数量从135架增至245架。
天低云暗，烽烟滚滚。
武汉会战历时4个半月，终于拉上了帷幕。此战虽以中国军队放弃武汉而告终，但它同上海、南京保卫战有所不同，具有战略上的重要意义，它打破了日本妄图迫使中国屈服、早日结束战争的计划，成为中国抗日战争重要的转折点。在这次战役中，中国军队毙伤敌近4万人，大大消耗了日军的有生力量——以武汉会战结束为标志，中国抗日战争进入到战略相持阶段。
武汉沦陷后，日本空军主要的空袭目标，就转而集中于重庆、成都、昆明和兰州，苏联空军志愿队和中国空军，又将采取什么样的战略战术同日本人进行较量呢？