志願軍在朝鮮戰場最大的劣勢就是沒有制空權，入朝作戰時我軍空軍部隊剛剛組建，處於什麼都缺的狀態，還無法參與戰鬥。當時入朝作戰的防空部隊也只有一個高射炮團，所以美軍轟炸機才敢肆無忌憚地在我們頭頂上扔炸彈，尤其是對我後方交通線路和運輸車輛的轟炸，使後勤物資難以運送，嚴重影響到前線志願軍戰士作戰。組建一支強大的空軍，成為我軍上下一致的願望。
我軍的首批飛機大多自來日軍。日本無條件投降以後，我軍先期進入東北，到處搜尋日軍的設備和掩埋的航材，再經過拼湊組裝成飛機。到1946年6月，共搜尋到各式飛機120多架次。但這批飛機也是破爛不堪，只能用來訓練，而且由於缺乏零配件和燃料，又時常遭到國軍轟炸，無法發揮太大作用。
美軍戰機
直到1949年10月25日，劉亞樓出任空軍司令員，11月11日，中國空軍正式成立，並迅速組建了6所航空學校和，中國空軍才初現雛形。不過，選拔和培訓飛行員是一個非常漫長的過程，飛機還需要地勤、機修、後勤、雷達、通訊等一系列配套措施，相比於局勢的發展，中國的空軍的發展顯得有些緩慢。到志願軍入朝作戰時，中國空軍勉強能上陣的僅有2個殲擊航空兵師、1個轟炸機團，各型作戰飛機117架。
最為關鍵的是，飛行員平均飛行時間不到100小時，而國際慣例訓練飛行員至少應在300小時以上，條件嚴苛的美軍飛行員甚至在500小時以上。這批速成班畢業的飛行員，沒有實戰經驗，駕駛的又都是老舊的戰機，自然無法與經驗豐富的美國空軍抗衡。為了避免空軍力量白白浪費，中央最終決定空軍暫不參與作戰，仍然加緊訓練，待合適的時機在跟隨蘇軍一起作戰，邊學邊實踐。
而就在志願軍整裝待發時，蘇聯卻違背了提供空中掩護的承諾。儘管如此，我志願軍仍打出「抗美援朝，保家衛國」的口號，毅然於1950年10月19日開赴朝鮮。得知這一消息的斯大林異常感動，連聲稱讚：「中國同志不愧是真正的馬克思主義者，國際主義者。」也許是被志願軍的勇氣所折服，他最初只答應提供武器裝備，但志願軍入朝第一次戰役勝利以後，蘇軍駕駛的戰機也開始出現在鴨綠江附近的天空，甚至越過鴨綠江為我志願軍後方交通線提供掩護。
1950年，中蘇購買戰機談判時，蘇聯只同意給中國提供米格-9戰鬥機，這是蘇軍換裝米格-15後淘汰下來的。朝鮮戰爭爆發時美國空軍大多裝備了F-84戰鬥機，我空軍在鴨綠江附近與美軍的小規模較量中，發現米格-9的綜合性能不如美軍的F-84，空中對抗處於劣勢。米格-9的航程只有800千米，作戰半徑僅有320千米，遠不及F-84；米格-9機載武器雖然威力大，但是載彈量少，無法長時間對抗。
志願軍擊落一架F86
在這種情況下，即便我空軍訓練完成後入朝作戰也很難佔到便宜。蘇聯空軍顧問把情況報告給斯大林，他把當年參與談判的人員嚴肅地批評了一頓，並於1951年5月22日致電北京，表示：
為使中國殲擊機航空兵師更加富有戰鬥力，應用米格-15取代米格-9殲擊機。為此，需要蘇聯給你們運去372架米格-15飛機。我們由於飛機不夠一直未能做到這一點，現在已能做到這一點，我們打算將這372架米格-15飛機無償提供給你們，僅付從蘇聯到中國的運費即可……保證你們8月初能得到全部372架飛機。
米格-15是當時蘇軍最先進的戰鬥機，北京對此表示十分感謝。斯大林又於5月26日致電北京，解釋了無償提供給中國米格-15的原因，並坦率地承認了，此前賣給中國米格-9是個錯誤：
我們俄國人犯了一個錯誤：原先估計米格-9能比得過英美最好的噴氣式戰鬥機。現在，經過北朝鮮空戰之後，此估計的錯誤已顯而易見了……既然造成這一錯誤的責任完全應由我們來負，那麼我們就責無旁貸地要消除我們的錯誤，用米格-15來取代米格-9。
同時他還表示，換下來的米格-9原本是要運回蘇聯，但這些飛機留在中國的意義顯然要比運回國更大。因此他決定這些米格-9也都留在中國，可以用來訓練飛行員或者對付美軍轟炸機。抗美援朝期間，蘇聯向中國援助飛機和其它武器的同時，還向中國派駐了大批軍事顧問，為中國培養了大量飛行員。中國還取得了一部分蘇聯武器的製造授權以及飛行設備製造技術。
1951年8月，「聯合國軍」為了爭取談判桌上的主動，發起了「夏季攻勢」。「聯合和國軍」總司令李奇微，敏銳地發現，志願軍的弱點在於後勤物資難以保障，於是以空軍發動了「絞殺戰」，對我後方交通實施狂轟濫炸。而此時，我志願軍空軍也做好了進行大規模空戰的準備。首次投入大規模空戰的是我空軍第四師，該師共有飛行員56人，米格-15戰鬥機55架。
李奇微
9月25日，美空軍出動100餘架飛機分成5個編隊，對我新安州大橋一帶的交通線進行轟炸。蘇軍出動110架飛機迎戰，並要求空四師出動16架協同作戰。激戰中，一大隊大隊長李永泰被4架敵機圍攻，中彈35發後，仍能駕駛戰機安全降落。飛行員劉涌新，以1敵6擊落美軍一架F-86後，最終因寡不敵眾壯烈犧牲。二大隊大隊長華龍毅在接戰1分鐘內擊毀2架美機，又從蜂擁而來的14架敵機中殺出一條血路，擊傷敵機2架後，飛機被擊壞不得不跳傘。
在整個抗美援朝戰爭期間，空四師先後擊落敵機64架次，擊傷24架次。我空軍第三師、第二師、第十四師也輪番到朝鮮上空與美機作戰。中蘇空軍在朝鮮上空的出現，極大地震撼了美國空軍，在鴨綠到清川江的平原上空建立了「米格走廊」，成為美軍飛機的禁區。面對米格-15戰機，美軍的F-84隻能改行去做轟炸任務，而採用更為先進的F-86。美國空軍參謀長范登堡驚訝地說：「中國幾乎在一夜之間就變成了世界上主要空軍強國之一。」
同時，隨著志願軍防空武器的大量裝備，美軍轟炸機不敢再低空俯衝轟炸，而是在3000米以上的高空轟炸，效率大幅下降。我鐵道兵入朝後，也展現出驚人的能量。被美軍炸毀的公路和橋樑，很少有超過24小時仍未修復的。志願軍的物資供應逐漸恢復，美軍的「絞殺戰」最終也只能以失敗告終。隨著時間的推移，美軍的空中轟炸更加難以發揮效果。在1953年6月金城戰役的準備階段，我軍後勤部隊在不到10天的時間內即向前線趕運物資1.5萬噸，其中各種炮彈130萬發，為戰役的勝利打下的堅實的基礎。
在抗美援朝戰爭中，我國空軍共有殲擊航空兵10個師21個團、轟炸航空兵2個師3個大隊參戰。戰鬥起飛2457架次，擊落敵機330架，擊傷95架。我軍被擊落231架，被擊傷151架，116名空勤人員犧牲。不僅掩護了志願軍作戰，更獲得了寶貴的實戰經驗。
直到今天仍有不少聲音質疑抗美援朝戰爭的正確性，其實這些人僅僅看到了付出的傷亡，而未看到那些無法用數字來形容的收穫。我國空軍在短短兩三年的時間裡，從無到有，從弱到強，不僅訓練出一支能打勝仗的空軍力量，更維護了我國沿海領空的安全，為國家穩定發展作出了極大的貢獻。而且我國的航空事業可謂踩在巨人的肩膀上發展，才能在短短的時間內，達成今天這樣的成就。單就從這一點看，當年的決策無疑是非常正確的。
