至1944年底，经过中美空军的联合打击，日军联合部队已成强弩之末。在中国战场，中美空军已取得了空中优势。1945年1月28日，由于盟军反攻缅甸取得胜利，中断了三年的陆上援华通道恢复，大批满载着抗战急需物资的卡车从印度驶入中国。中美航空兵的油料、配件和弹药都获得改善，实力大为增强。此时中国空军已有作战部队七个大队和一个独立中队，即：中轰炸机第一大队（大队长王育根）、第二大队（大队长万承烈），重轰炸机第八大队（大队长洪养孚），驱逐机第三大队（大队长杨孤帆）、第四大队（大队长司徒福），第五大队（大队长张唐天）、第十一大队（大队长蔡名永），侦察机独立第十二中队（中队长方朝俊）。以上第一、第三、第五大队编为中美混合团，第二、第八大队（第八大队直到1945年才学成回国，未赶上对日反攻）在美国训练。除此，还有一个空运大队。
美国第十四航空队编制也大为扩充。第十四航空队直辖的部队有：第六十八飞行联队，第六十九飞行联队，第三〇八重轰炸机大队，第四九〇轰炸机中队，第四二六夜间战斗机中队，第二十一、第十五照相中队，第二十七运输中队。
中美空军共有驱逐机528架，轰炸机228架，其他飞机数10架，总数在800架以上。
日本航空部队由于在太平洋战场被美国大量歼灭，面对日益增强的中美空军，被迫完全采取守势，并求助于陆军发动地面攻势，妄图从地面取胜占领中国空军的地面基地，先后发动了豫西、湘西作战。
在1944年12月到1945年7月，中、美空军先对华中、华北、华东、华南的日军航空部队予以严厉打击，同时，协助地面部队进行了豫西、湘西等地的作战。
1944年12月18日，美国驻华第十四航空队、第二十航空队的飞机154架对武汉日军机场进行了大举攻击。武汉各机场是日军航空兵主要基地，是日军夜袭中国西南后方的前进基地，同时妨碍中国空军川、陕、鄂各省的前进机场飞机向东出击的去路，具有重要的军事价值，中美空军决定拔掉这颗钉子。在18日的攻击中，驻华美国空军投下的燃烧弹达5000吨以上，炸毁日军数十万吨的补给品和船坞、仓库等。
1945年1月初，中、美空军又对武汉发动了连续三天的袭击。1月5日，中美混合团第三大队出动驱逐机P-40式23架，P-51式5架，自湖北老河口出击，袭击武汉的王家墩、徐家墩、南湖等三个日军机场，炸毁地面飞机39架、库房四栋，并击落升空作战的日机10架。中国飞行员陈华熏、宁世荣牺牲，并损失两架飞机。1月6日，中国飞机再次袭击武汉日军机场。1月11日，第三大队驱逐机P-40式、P-51式各11架第三次袭击武汉。
在三次袭击中，共击落炸毁日机71架。日军在武汉地区的航空部队连续被打击之后，主力基本被消灭。之后，中美空军的攻击目标不断延伸，特别加强了对南京、上海等中心城市的袭击。
1月，中国空军其他大队也频繁出击，第四大队多次出击广西北部河池的日军，粉碎了日军再入贵州的企图；第一大队多次出击长沙、衡阳一带的日军；第五大队在一天内就出动4次，飞机40架次分别袭击了长沙、衡阳、湘乡、寒陵等地的铁道线及洞庭湖一带的日军。
2月10日，为了配合美军在菲律宾的进攻，中美混合团第三大队出动12架驱逐机，运往青岛日军机场，炸毁日机多架，日机没有升空应战。2月17日，第一大队25架轰炸机独立出去轰炸日军在华北地区的主要航空基地运城机场和临汾火车站、仓库等，未遇到日机的拦截。3月7日，第三大队10架驱逐机袭击南京明故宫机场和下关码头，飞行员王光复击落日机1架，美国飞行员击落日机23架。3月11日，第一大队轰炸郑州以北的黄河铁路桥及日军阵地，飞行员俞十骧被日军高射炮击中，阵亡。
1945年3月21日，日军为解除湖北老河口地区中国空军基地小豫西地区部队对其所占领的平汉铁路南段的威胁，发动了豫西鄂北战役。日军航空部队出动各型飞机106架，支援其地面部队作战。中国空军第四大队、第十一大队及中美混合团，直接支援地面作战和攻击日军及其后方，在西坪、西峡口作战中，实施低空射击，杀伤日军甚多，给地面部队以较大支援，对日军后方新乡、郑州、许昌、南阳地区实施的空中打击，也取得了显著成果。3月24日，中美混合团第一大队出动18次，使用B-25轰炸机43架，第三大队出动20次，使用P-40，P-51式飞机53架。25日，第一大队又出动13次，使用飞机25架；第三大队出动15次，使用飞机53架。豫西、鄂北的日军重要基地无不遭到空袭。3月30日，第十一大队P-40式飞机4架在轰炸豫西内乡的日军时，将日军第十一师团长炸伤。
在豫西鄂北战役中，中、美航空兵共出动338批，使用飞机1047架次，取得了很大的成果。
▲豫西鄂北中国空军编队出击
1945年4月1日，美国军队在冲绳登陆，把战火烧到日本大门口。为挽救危局，驻上海的日本陆军航空部队倾巢出动，组成“神风特攻队”去攻击在冲绳登陆的美国军队。但这些飞机并未能改变冲绳日军的危局，到6月22日，美军完全占领了冲绳，岛上的日军全部被歼，神风特攻队也损失了2300多架飞机。
其间为了配合美军在冲绳的行动，中美混合团发起了对上海各日本空军基地的远程奔袭。4月1日，中美混合团第三大队的P-51式机40架全部出动，袭击了上海的江湾、大场机场。在飞抵目标上空时，日军机场空空如也，一架在江湾机场强行起飞的日机被中国飞行员邢海帆当场击毁，黄浦江上空的几架日战斗机和一队返航的日轰炸机全部被歼。在后来的两天中，第三大队又连续出击，在武汉、南京等城市上空几乎未遇到日机的阻拦。日军航空部队几乎失去了抵抗的能力。
1945年4月10日，日军为了侵占芷江空军基地，掩护湘桂、粤汉两铁路交通线，向湘西地区发动了攻势。配合地面作战的是日军侦察机独立飞行第五十四中队。中美航空兵为保卫芷江基地，积极配合支援了地面作战。参战的有中国空军第五大队、第二大队及第一大队的第四中队。
4月10日，中美混合团第五大队出动32架驱逐机，分七批轰炸和扫射了汉口、岳阳、湘乡、长沙、新市、归义、宝庆等地，炸毁日军车辆数千辆、地面飞机1架，毙敌十余人，军马40多匹。4月11日，第五大队又出动了驱逐机36架、轰炸机2架，分七批袭击了长沙、宝庆、衡阳、九江、羊楼洞等地。4月12日，第五大队的驱逐机掩护第一大队的轰炸机攻击了武昌火车站、宝庆等地，第二大队轰炸机袭击了湘桂一带的日军机场。4月18日，第五大队分十三批袭击了宝庆一带的日军。5月初，中美航空兵又多次出动多架飞机袭击了目标，有力地配合了地面部队的作战。到5月中旬，日军被迫放弃了攻占芷江的企图，向宝庆地区后撤。
▲“飞虎队”援华抗日基地芷江机场复航首飞成功
在湘西战役中，日军缺少空军的掩护，采取了避开公路、由崎岖山路及浓密森林中进袭的作战计划，以减少伤亡。中国空军在地面设置了六个对空联络电台，指示空军轰炸，扫射弹着点。陆军部队及时准确地布置板符号，指示空军进袭的方向，并对隐蔽在密林中的日军投掷汽油燃烧弹，给日军造成很大的伤亡。
在整个湘西作战中，中国空军和中美混合团共出动飞机920架次，击毁炮兵阵地37处、军车304辆，炸沉炸毁大小船只1678艘，击毙日军6024人和军马1491匹。
湘西作战后，中国空军不断出击河南、湖北、湖南、广西各地日军，并远程轰炸南京、上海等地的日军机场。
5月19日，中美混合团第五大队两架驱逐机轰炸湘乡至湘潭的日军水上运输线，炸毁日军船只25艘。在返航时，飞行员姜福盛迫降新化桃花坪殉难。
5月28日，第三大队4架驱逐机出击河南商丘，第三中队飞行员董斐成在低空扫射时，被日军高射炮击中阵亡。
5月31日，中国空军第四大队出动16架驱逐机，袭击南京明故宫机场，炸毁日军大型运输机1架，日机30架起飞拦截，被击落10架。6月11日，中国空军第四大队又出动8架驱逐机，从恩施出发，袭击江苏徐州日军机场，击毁地面飞机1架，击沉日军木船3只。分队长严仁典在低空扫射时，被日军高射炮击中阵亡。
7月21日，中美混合团第一大队飞行员韩安丰驾机轰炸汉口机场，被日军高射炮击中，坠落，与同机的蔡得中、彭先昶、曹志瑶、雷昌龄一起遇难。同一天，第一大队第二中队的美国飞行员和中国轰炸员郭俊、射击士黎联坚一同执行轰炸河南遂平任务时，被日军高射炮击中阵亡。
1945年夏，日军为准备对美、苏作战，缩短了中国战线，将华中、华南的部队北调，中国陆军乘机在湘南、黔东、桂北一线发动反攻。空军也空降伞兵，配合陆军作战。
伞兵团是1944年1月国民党在第五集团军内组建的。1945年3月，美国派300多人的顾问团进驻伞兵团，并带来了他们的先进技术装备，这支部队直属国民党陆总司令部，共20个伞兵队，4000余人。
伞兵团共进行了33次空降作战。7月12日是首次，伞兵第一队的180人在美国第十四航空队的掩护下，从昆明呈贡机场起飞，在广东省开平县空降着陆后，即展开游击战。7月18日，第二批中国伞兵空降到广西丹竹，在地面部队的配合下，对日军西江运输线构成了很大的威胁。7月27日，中国伞兵第三次执行空降任务，空降到湖南衡阳。
中国伞兵活动约一个月后，日本投降，这些伞兵进入广州、衡阳等地，成为对日受降的先遣队。1946年3月16日，伞兵队转入空军编制。
在八年全面抗战中，最后为国捐躯的中国空军是中美混合团第一大队第四中队的射击士颜邦定，8月3日，他随着美国飞行员出击洞庭湖及湘江上的日本船只，被日军射击炮击中。
在八年全面抗战中，中国空军最后的一次作战飞行任务是在8月14日。第五大队飞行员沈昌德驾机从芷江机场起飞，到宝庆上空进行了一次气象侦察。
1945年8月14日，日本天皇决定接受盟军敦促日本投降的《波茨坦公告》，准备无条件投降，并指示从速起草投降书。
又是一个“八一四”，人们不会忘记这个不寻常的日子！八年前，正是这一天，中国空军首战告捷，名震中外。中国人民不会忘记，中国空军不会忘记，这一天是中国空军的一座丰碑，这是纯粹的巧合，是历史的偶然，还是英雄们的精诚所至？
1945年8月15日，日本政府向全国播放了天皇亲自宣读的《终战诏书》，九一八事变以来，长达14年的侵华战争，终以天皇的“玉音广播”而宣告结束。中国人同经过14年的浴血奋战，终于迎来了最后的胜利。全国人民为之振奋，英勇奋战的中国空军勇士们为之振奋。
▲日本投降仪式上的美国机群(www.xing528.com)
8月21日上午，中美混合团第五大队6架威风凛凛的P-51式驱逐机在中国飞行员周天明、娄茂吟、林泽光、徐志广和美国飞行员葛兰芬、乐威的驾驶下前往洞庭湖上空，与一架两翼都系有4米长的红色布条，机头和机尾都飘着白旗的日本陆军四式运输机会合，并将其押回湖南芷江机场。中国飞行员周天明的战机首先着陆，日机循机场上空绕三圈后，跟着落地，其他战机相继着陆。从日机上走下了侵华日军洽降代表、副总参谋长今井武夫等人，他们被押至洽降会场，今井武夫献上了在华日军分布地图。
22日，中国陆军总司令致侵华日军总司令冈村宁次的备忘录中明确指出：“在本总司令所辖地区内，所有日本航空部队，凡可能飞行，及可能修理之航空机，应立即修正完备，并做好飞往湖北省恩施机场或其他指定机场之准备。至修理费时之航空机，及所有基地存储之弹药、武器、油类，应一律封存，并连同上述一切航空机造具详细清册，呈送本司令，听候派员点收。又所有机场，及飞机修理各种设备，应保存完好状态，仍造具详细清册呈送本总司令，听候派人接收。至空军地面部队及降落伞部队，则由我各地区受降主官分别按陆军部队投降办法接收之。”
9月9日上午9时，在南京中央军校大礼堂举行的中国战区日军投降、中国受降的签字仪式上，中国空军第一路军司令和陆军参谋长康毅录、海军部司令陈绍宽代表陆海空军在受降书上签字。
抗日战争结束时，在中国大陆的侵华日本陆、海、航空队已没有几架完好的飞机，但地面设施及人员还有不少，主要是陆军航空队的。
在中国东北地区的为日本陆军第二航空军，司令部驻长春，司令官为原田寒一郎中将。在除东北以外的中国大陆上的日本陆军航空部队为第13飞行师团，司令部驻南京，师团长为吉喜八郎中将；在台湾的为日本陆军第8飞行师团，司令部驻台中，师团长为山本健儿中将。
当时，日本海军航空队也有部分兵力残留在中国。在大陆上的为驻上海的华中航空队和驻青岛的青岛航空队。华中航空队共有官兵3334人，青岛航空队有2588人。这两个航空队归日本海军中国方面舰队司令长官福田良三中将指挥。在台湾的海军航空队此时实力较强些，第二十九航空战队驻新咎，司令官为藤松达次大佐，辖有第一三二（驻虎尾）、第二〇五（驻台中）、第七六五航空队（驻冈山）。此外，还有独立的北台、南台航空队及高雄警备府附属飞行队（驻新社）、第六十一海军航空厂（驻员林）以上各部共有飞机389架，其中完好的289架，在台湾的日本海军航空部队全归日本海军高雄警备队司令长官光摩清英中将指挥。
除了在华日本陆、海军航空队向中国投降外，中国空军还接收了汪伪空军及在越南的部分日军航空部队的投降，在中国东北地区的日本第二航空军大部向苏军投降（锦州除外），苏航空军战斗机第15、第101旅团共缴获在东北的日军飞机861架。
日本投降后，中国空军立即组织力量，准备对日受降。当时，中国空军各飞行部队主要担负掩护和运送受降官员及部队前往敌占区执行受降任务，并抽出部分空地勤人员组成五个路司令部及十八个地区司令部（每地区司令部辖有一至四个地勤中队），赶赴各地接收在华日军航空队的武器装备，遣返战俘。有些地区司令部虽已有番号，但当时并没有实体。受降任务最繁重的是到台湾的第二十二、第二十三地区司令部。1945年11月1日，以大港口—南浊水溪一线将台湾划分北、南二区，南区及澎湖区由第二十二地区司令部受降；北区由第二十三地区司令部受降。接收力量共四个地勤中队、两个无线电区台及空军厂、库派出人员。年底，第二十三地区司令部被裁后，统由第二十二地区司令部负责。台湾全岛被分为十三个集中区，每区设一个接收管理组，负责点验接收日军航空队的飞机及其他武器装备，并进行维护保管，部分飞机及物资随即奉命内运大陆。
接收工作从1945年9月分别开始，到1946年7月底基本完成。中国空军共接收日本陆、海军飞机1797架，其中可用的291架，可以修复的626架。此外，还接受了驻华日本陆、海军航空队的460余万加仑油料、2877部车辆、2539万发航空机枪（炮）弹、210259颗炸弹、5.3万多支陆用枪炮及大批弹药、被服、粮食、装具、照相器材等。
中国空军接收日本飞机统计
中国空军对日受降时部队编制
第一司令部 驻沈阳
第二司令部 驻北平
第三司令部 驻西安
第四司令部 驻汉口
第五司令部 驻重庆
第一地区司令部 驻南京
第二地区司令部 驻上海（后与第三地区司令部合并）
第三地区司令部 驻杭州
第四地区司令部 驻汉口
第五地区司令部 驻南昌
第六地区司令部 驻广州
第七地区司令部 驻衡阳
第八地区司令部 驻新乡
第九地区司令部 驻济南
第十地区司令部 驻北平
第十一地区司令部 驻阳曲
第十二地区司令部 驻归绥（今呼和浩特）
第十三地区司令部 驻沈阳
第十四地区司令部 驻长春
第十五地区司令部 驻哈尔滨
第二十三地区司令部 驻台北（后与第二十二地区司令部合并）
第二十二地区司令部 驻台南
越南地区司令部 驻河内
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