抗日战争时期，湖南芷江是中国重要的空军基地。芷江机场是我国第二大同盟军机场。1938年9月，苏联志愿军中队曾驻过芷江，次年因苏德战争爆发奉调回国。1942年，陈纳德将军率领的美国空军第十四航空队驻扎芷江。1942年12月1日，中、英、美三国发表《开罗宣言》，对日宣战。中国战区组建了中美空军混合作战司令部，司令官由陈纳德担任，司令部分设昆明、芷江。轰炸机、战斗机六百七十五架分驻巫家坝、芷江两机场。这支骁勇善战、驰名中外的“飞虎队”，在抗日战争期间共歼灭日机两千多架，立下了赫赫战功，做出了卓越贡献。
一、飞越太平洋
中国筹建空军起步较晚，20世纪30年代，才从黄埔军校第六期学生中选一小批人在南京成立航空班，在军政部下设航空署，1936年才成立航空委员会，可供作战飞机仅九十一架。为数极少的空军，无力捍卫祖国领空，日本空中强盗得以肆施淫威，成千上万中国军民饮弹丧生。
当半壁河山沦陷之时，民族危亡多难之秋，美国空军少校克莱尔·陈纳德于1937年应邀来华担任中国空军顾问，他对日寇暴行极为愤懑。
1940年秋，他向美国朝野和军界朋友控诉日寇侵华罪行，由于美日正做军火生意，不敢得罪日本，陈纳德四处碰壁，但仍不气馁，走遍海军部、国防部、国务院四处呼吁。最后，他拟制的“空中外籍兵团计划”，终于得到罗斯福总统的赞赏和有限度的支持。在美国组织了一个援华外籍兵团，通过各方筹集经费，招募空勤地勤人员六百名，编成三个飞行分队，并获准卖给中国政府一百架F-40型战斗机。1940年7月8日，“空中外籍兵团”指挥官陈纳德从旧金山乘“飞鹰”号专机飞赴远东。嗣后，罗斯福总统又批准第二批驾驶员、射击手、报务员援华。1941年8月1日，陈纳德在昆明正式成立了美国空军志愿军大队，对外称“中央飞机制造公司”，蒋介石授予陈纳德中国空军准将级大队长军衔。陈纳德除在缅甸装机训练外，还在云南楚雄中国空军军官学校授课，建立巫家坝机场训练基地，他以要求严格著称，为中国造就一批新的训练有素的空军骨干。
1941年12月，陈纳德空军志愿大队痛击从泰国进犯之日机十架，仰光保卫战又歼灭日机二百一十七架，轰动盟国阵营，震惊中外，美志愿空军大队被新闻界冠以“飞虎队”美称，陈纳德的名字也传遍中国战区。
1941年12月8日，日本偷袭珍珠港，美国对日宣战。
1942年2月初，空军扩编，改为美国陆军航空兵第十四航空队，拥有飞机二百多架。同年，在桂林组成中美空军混合大队，陈纳德晋升为少将衔司令，中方徐焕升为副司令。1942年7月4日，美国独立日这天，罗斯福总统决定：“飞虎队”并入美现役空军编制，易名美国第二十三航空大队。陈纳德被召回现役，任命为准将大队长。至此，“飞虎队”共作战五十余次，歼灭日机二百余架，成为二战期间一支空中劲旅。
二、组建芷江航校
陈纳德受中国航空委员会秘书长宋美龄之聘，应邀来中国培训空军。1937年4月1日，从美国旧金山启程赴华，先后在南京任中国空军顾问，赴各空军基地考察。8月上旬，参加了蒋介石召开的国民党最高国防会议，参与制订了中国空军作战计划、保卫南京空战计划。10月17日，离开南京转到武汉。1938年10月，陈纳德接受宋美龄命令，要他在湘西芷江筹建航空学校。
芷江航校设在芷江机场附近的小山丘上，这里树木葱郁，环境幽静。航校教室是黑色鱼鳞板木屋，冬暖夏凉，是航空员学习和生活的理想场所。陈纳德凭借他对事业的执着追求和天才的教学才能，解决了航空训练中的技术问题。他在芷江航校授课中，着重讲授了多引擎和单引擎飞机的驾驶技术、作战技术、专项飞行和战术训练。他经常在地面观察哨用望远镜观察，做出记录，待飞行员着陆后，再指点成功与不足之处。陈纳德还利用缴获的日本飞行和参谋手册，译成英文当作主要教材，在黑板上画出日本飞机简图，标明油箱、氧气贮存箱、炸弹架为易攻击部分，要求学生强记和重画。训练期间，他特别强调编队行动，以打破敌人队形为战术目标；充分利用我方装备长处攻击敌人短处，缩短间距，开火，俯冲；重视准确射击和保存弹药，把射击作为重点压轴课。陈纳德严格的训练纪律、严谨的教学作风，博得学员好评。
芷江航校的建立，由于处于中国空军雏形发展阶段，条件简陋，仅有三架训练飞机，训练中还摔坏两架。因此，不得不放弃芷江，将航校迁往昆明。1938年11月底，陈纳德离开芷江到达镇远，再往贵阳转昆明。
三、芷江前进机场
陈纳德将军曾经说过：“我去中国，一种是爱国主义，援华等于援助我们自己；另一种是功利主义，借此机会在远东战场实验我的战术理论。”1942年2月，美军第十四航空队成立那天开始，陈纳德便十分重视和关注芷江在抗日战争中的战略地位，1943年8月，陈纳德将自己指挥的第十四航空队主力派驻芷江，并立即调P-40型鲨鱼式驱逐机五十四架，-25型战鹰式轰炸机二十七架，P-38型高空侦察机两架，以及-46巨型运输机进入芷江机场。4月，陈纳德向蒋介石提出：“我很荣幸地通知主席先生，美国空军的超级堡垒P-29型轰炸机已经进入贵国，有两处前进机场，希望得到中国盟军的保护，一处在衡阳，一处在芷江。”芷江机场是抗日战争时期，根据陈纳德将军提出的“在西南各省多建几处大型机场”的军事战略要求建立的重要空军基地。芷江机场位于县城东南一公里处，机场占地四千二百八十二亩，其中，机场坪占地一千九百五十五亩，跑道长一千八百米，宽七十米，是中国航空委员会动员毗邻十一县民工一万九千余人加速扩建的。中美空军混合作战司令部设在机场北端公路旁原芷江接官亭旧址。美第十四航空队驻芷后，机场方圆五公里内山坳田间，筑物鳞次栉比，扩建迅速，一批鱼鳞板式的黑色小平房拔地而起，变成密集型的乡场，民众称为“美国街”。中美空军混合大队、航空第九总站、防空指挥部、导航台、中美空军俱乐部、飞机修理第二厂、仓库、医院、油弹库、汽车队、转运所、养场队、招待所、银鹰酒家、酒吧间等，遍布机场附近。
中美空军进驻芷江后，陈纳德将驻芷中美空军的作战区域明确划定为：在华中特别是黄河以南、平汉铁路以西地区，除负责夺取华中地区制空权、空战歼敌外，还担负着对日军粤汉、湘桂等铁路、公路运输线及长江、湘江、洞庭湖等处水路运输的“飞虎队”的标志轰炸和封锁，切断日军后方补给，阻滞其南下西进和支援中国地面部队作战。为便于作战指挥，陈纳德将司令部分设于昆明、芷江两地，经常穿梭于昆明和芷江之间指挥战斗。
四、指挥芷江空战
日本自偷袭珍珠港后，野心勃勃，兵力部署从东南亚至大西北。由于战线绵延万余里，伤亡众多，兵源捉襟见肘，力不从心，节节失利。中美空军基地不断派-29型轰炸日本本土。10月18日，日本首相东条英机垮台。侵华日军孤注一掷，妄图覆灭中国空军基地，“一号作战计划”，仍在豫、湘、桂残酷进行，几处重要机场遭日本第五航空军偷袭。衡阳失守后，从衡阳撤出的-29“空中堡垒”远程重型轰炸机，全部集中在芷江机场。这种机型诞生在美国波音公司，当时，是有史以来航空器中最完美的一种。芷江机场已拥有各种飞机一百多架，严阵以待，随时准备痛击进犯的日机。
日军占领美国在华中最后一个基地柳州后的第四天，中美战斗机从芷江起飞，直飞到近四百公里的衡阳上空，击毁在地面上的一整队三十架日本战斗机和十二架轰炸机。从此以后，日军再也没有使用衡阳基地进行过军事行动。
陈纳德将军历来倡导“攻击、不停顿的攻击”战术，决心要给日本第五航空军动一次“外科手术”。7月11日，首先轰炸了泊在湘潭秘运军火的“宣扬”号浅水运输舰。
1944年7月9日、24日、28日，芷江机场飞机连续三次奇袭湖北监利白螺矶机场，毁敌机一百六十余架，全歼日军第四十八飞行战队。日本侵华空军损失惨重，相当一段时间无力攻芷江机场。中南地区的制空权为陈纳德航空队掌握。
1945年2月中旬，陈纳德亲自来芷江提出以假象吸引日机的空战方案。不到一周，二十架用竹编纸糊的飞机，以假乱真，一字型排列在机场边缘，白天用帆布密盖，晚上撤去帆布。下旬，日空军夜袭，信以为真，抛下炸弹全部炸毁。我方则在日机轰炸假目标时，用密集的高炮、高射机枪射击，日机有的逃窜，有的被击伤，一架中弹燃烧，坠毁于大垅坪的江家湾。
陈纳德两次对空袭与防空指导，从战术上启发了芷江空军飞行员。在陈纳德的指挥下，驻芷江中美空军混合大队除迎战来犯日机外，近程作战轰炸了汨罗市日本兵站；湘北岳阳日军兵站、基地；飞往衡阳阻击敌军；远程作战轰炸了汉口、南京、九江、东京等日本基地、机场和码头，共歼灭日机八十四架，炸毁船舰一千余艘，车二百六十七辆，军用仓库两座。日军第五航空军听见“飞虎队”，便心惊胆战，谈“虎”色变。
五、芷江保卫战
芷江机场是中美空军的秘密前进机场，四周环山，远离京广铁路，十分隐蔽。日军大本营一直捉摸不透中美前进机场在何处。日军占领浙赣铁路沿线所有机场，帝国本土仍遭轰炸；日军又进攻鄂北、豫西，占领南阳、襄阳、老河口机场，东京日本皇宫仍遭袭击。直至1945年初日军才获悉前进机场在芷江。1945年1月29日，侵华日军总司令冈村宁次紧急召开会议，策定夺取芷江机场作战目标。下令前线日军立即向湘西进攻，赶修衡阳至邵阳，湘潭至邵阳公路，主力部队由日军二十军司令官坂西一郎率领所属五个师团，一个混成旅，共八万余人，分两路进犯芷江。广西、东安、邵阳、宁乡、沅江日军，亦于4月上中旬出动，合围芷江。芷江危在旦夕。
时在重庆的军事委员会主席蒋介石，立即召集陆军总司令何应钦、第三方面军司令汤恩伯、第四方面军司令王耀武，以及另外两位集团军司令开紧急会议。一致认为：芷江是美空军最重要的前进机场、训练基地，囤积了大批军用物资，芷江失守，盟军对日轰炸将受极大影响。我军只有以湘西为依托，伸出拳头，才能确保芷江。会议持续到午夜，最后，蒋下令：芷江保卫战由陆军总司令何应钦挂帅，率王敬久第十集团军，李玉堂第二十七集团军，集结二十个师约二十万兵力迎击日军，从昆明空运美械装备的新编廖耀湘第六军三万余人到芷江作为总预备队，确保美国空军基地的安全。
4月9日，芷江保卫战打响。
1945年4月中旬，陈纳德亲自坐镇指挥参加芷江保卫战（又称湘西会战）的空军，参战各型飞机四百余架。4月，陈纳德和他的空军助手艾尔索普，乘道格拉尔双引擎-46运输机从昆明飞抵芷江，何应钦上将、美军麦克鲁、柏德诺到芷江机场迎接。
临时改设的芷江陆军总部大院，有两棵大樟树。联合指挥作战的军事会议在旧式楼宇的大厅内举行。参加会议的有陈纳德、麦克鲁（美军作战司令）、柏德诺（参谋长）、中国陆军总司令何应钦、中国军第四方面军司令王耀武、参谋长邱维达、陆军总部参谋长萧毅肃、副参谋长冷欣，以及马崇六、彭孟缉等。
何应钦主持会议，分析了湘西会战形势、地利、通信条件，要求“把湘西建成为我国一座反攻的堡垒”，“空军方面，请陈纳德将军统一筹划”。萧毅肃概述了会战部署和“逐次抗击，诱敌深入，分割包围，聚而歼灭”的战术。陈纳德重复他的“空军制胜论”，他的战略依据论点是：“可以在中国打败日本，可迫使日本空军按照我选择的形式跟我作战。”提出：“将新六军空运到芷江，侦察湘桂、粤汉沿线敌军动态，轰炸邵阳、洞口、武冈，组织百余架飞机投入战斗，夺下制空权，保证地面部队作战。”陈纳德将军的讲话受到中国军人的欢迎。巫家坝机场担负空运新六军增援芷江的任务。-46型运输机，装载着轻型坦克、无后坐力炮、新六军士兵，空运到芷江。陈纳德航空队的飞机，像一条无形的大桥，架设在五千米的高空，沟通了前方后方。这种大规模的立体补充方式，还是首次用于中国战场。