12月18日，由苏联航空志愿队指挥官波雷宁指挥的驻汉口的另一个轰炸机大队轰炸了苏州机场。
1938年1月，驻南昌与汉口的两个苏军轰炸机大队开始频繁出击轰炸芜湖、南京等地的日军机场，迫使日军把前线战斗机调至二线机场。
当时苏军SB轰炸机在战斗中没有战斗机护航，但是SB轰炸机速度很快。即使在挂满炸弹的时候，日军的95式和96式舰载战斗机的速度均无法超越SB轰炸机，并且日机火力不足，对SB轰炸机的威胁不大。所以，当时的苏军SB轰炸机在中国战场连战连捷，对我抗战支持极大。
1938年2月23日（当天是苏联工农红军成立20周年的纪念日），苏联援华飞行队于从汉口起飞28架SB轰炸机编队，从南昌起飞12架SB轰炸机，长途飞行轰炸日本在台湾岛的松山基地，重创日军而自己无损归还。
1938年3月，在台儿庄战役中，援华苏联空军首席军事顾问日加列夫打破传统的战术观念，为粉碎日军夺取台儿庄的计划，日加列夫组织志愿航空队对敌人进行了大规模的空中打击，轰炸机既对地面进行轰炸，又用机枪对地面进行扫射，歼击机也用于对地面的攻击，日军伤亡惨重。援华苏联空军对台儿庄战役的胜利起到了重要作用。
武汉空战是中苏混编作战的第一次空战尝试。1938年2月18日早晨10点左右，日本第十二航空队和十三航空队的12架G3M2重型轰炸机在26架A5M歼击机的掩护下，空袭武汉。中国空军和苏联志愿队随即联合抗击。中国空军起飞30架战机，苏联志愿队第四大队装备的26架И-16战机全部起飞迎战。
此战，日机共有16架被击落，苏联志愿队和中方共损失5架战机。空战中，苏联志愿队飞行员杜申和中国空军飞行员李朝勇密切配合，合力进攻击落一架日本的A5M战机，后来这架A5M歼击机在修好后，被运到了莫斯科苏联空军研究院。
之后，苏联政府决定进一步加大对华援助力度，1939年6月，苏联航空志愿队轰炸机大队长库里申科率领的12架DB-3轰炸机经莫斯科-奥伦堡-阿拉木图-乌鲁木齐-兰州-成都来华参战。
之后不久，苏联航空志愿队指挥官库兹洛夫率领第二批12架DB-3轰炸机也转场飞至成都太平寺机场。
1939年10月3日和10月14日，库里申科两次率领DB-3轰炸机的9机编队从成都机场起飞，轰炸了日军的汉口机场。
在10月14日这次战斗中，库里申科的飞机被击伤，返航途中在重庆万县长江江面迫降，库里申科因伤未能够及时逃离飞机，遂因飞机爆炸而牺牲。
1941年，国际形势再次发生变化，苏联为了避免陷入同德国和日本东西两面同时作战的危险，西面同德国签定了《苏德互不侵犯条约》，东面与日本签定了《苏日中立条约》，因此，原本在中国作战的“苏联志愿航空队”被迫撤走回国。
椐统计，在华4年期间，苏联航空志愿队共有3665人来华，其中1091名为志愿飞行员，2000多名为地面机械人员，累计操作1250架飞机。在这1091名志愿飞行员中八成以上飞行员是参加过西班牙内战的苏联空军的精粹。有227名志愿队飞行员在中国作战牺牲，其中包括轰炸机大队长库里申科和战斗机大队长拉赫曼诺夫。
从1937年11月在南京上空秘密参与对日作战，到1941年基本从中国各地机场撤出，共有700多名苏联志愿队员直接参加了保卫南京、武汉、南昌、成都、重庆、兰州等地的25次战役，出动飞机千余架次，击落日机数百架，炸沉日军各类船舰70余艘。
另外，苏联政府共援助中国空军322架轰炸机：292架SB轰炸机，24架DB轰炸机，6架TB-3轰炸机。援助驱逐机777架，教练机100架。帮助中国建立了航空供应站和飞机修配厂，并在迪化、兰州等地设立航空学校和训练基地，为中国培训了近1万名相关技术人员
日本对重庆实施战略大轰炸后，苏联航空志愿队于1938年10月底进驻重庆，开始反击日本对重庆的战略轰炸。每次日本飞机来袭，苏联航空志愿队都会升空迎战，与日机在空中搏斗。他们经常以少胜多，曾经以20多架伊-15，伊-16战斗机对抗80多架日军战斗机和轰炸机，取得击落日机三十余架而自己只损失5架战斗机的优异战果。
据统计，“苏联志愿航空队”在重庆大轰炸期间，参与对日空战180余次，击落日本战斗机和轰炸机200余架，自己损失战斗机100余架，损失飞行员80余人，为保卫重庆和支持中国人民的抗战做出了巨大贡献，他们的业绩也为中国人民所深深铭记。
1956年，武汉解放公园建成，武汉市政府把15名苏联航空志愿队烈士的遗骸迁葬到公园的西北角，建立了苏联空军志愿队烈士墓。
重庆市渝中区的鹅岭公园建有苏军烈士墓。两位在重庆上空与日军作战中牺牲的苏联航空