抗日战争爆发后，清华大学航空研究所于1938年4月迁至成都，即借四川大学部分房屋开展研究工作。曾制造滑翔机一架赠送教育部，另曾拟重建一座小型风洞，后因迁移而作罢。1938年，清华大学在西南联大成立航空工程系，清华大学航空研究所也于1939年春奉教育部之命迁到昆明；首任系主任为庄前鼎，后由冯桂连、王德荣分别继任。在战争的环境中，虽然频繁辗转迁移，面临研究经费不足、设备简陋缺少、参考资料匮乏、生活待遇菲薄等艰苦的条件，但师生们以高昂的热情进行教学与研究。
航空工程系成立前后培养了一批批优秀人才，许多人在国内外航空航天科技界和教育界发挥了重要作用。建系前，航空工程组先后有3届毕业生共30人；建系后， 1939—1946年有8届毕业生共126人。当时的课程设置是参照美国麻省理工学院航空工程系编制的，开设有21 门课程，又分为飞机工程、发动机工程两个组（专业）。教师从严教学，编译国外先进空气动力学教材及其他书籍有10余种。教学实验室仅有发动机、风洞及飞机模型实验室，设备有试验段直径3英尺的直流式木质风洞1座（可惜未能安装完成善加利用），德制双座单翼飞机和双翼飞机各1架，自行设计制造的滑翔机1 架。其间于1940 年，由时任空军军官学校总顾问、前十四航空队的陈纳德将军建议，还承办了试飞员训练班，学习为期1年。“学员必须具备精练的飞行技术，在熟习航空工程学识后，方可胜任试飞的职务。”第一期录取学员8人，均系航校的高材生，其中有在昆明击落第一架日机的“飞将军”。翌年第二期，“后因敌人侵入越南，昆明空袭频仍，故未继续举办。”
清华航空研究所是航空工程系的重要教学基地。1939 年航空研究所迁至昆明后，即着手建造试验段直径5英尺的钢制回流式风洞，于1940年夏建成；还与清华无线电研究所等合作研制了测试仪器。这是当时国内唯一可供试验研究用的风洞，承担了航空工程系空气动力学的教学实验和国家多项抗日战争急需的专题研究任务。1939—1945年，在师生共同努力下取得了大量卓越的研究成果：在空气动力学的专题试验研究方面和理论研究方面总共发表论文108篇，其中多数为英、美第一流航空工程杂志及国际应用力学杂志刊载；1939年建立高空气象台，在高空气象方面的研究取得大量实测资料和理论研究成果，并研制了多种气象仪器供各地气象台使用；研制了初级滑翔机2架、中级滑翔机1架，还于1943年协办昆明航空滑翔展览会，参观民众10余万人。1940年直升机在美国首次试飞成功后，不久清华航空研究所就在国内首次开展了直升机的研究设计工作；另外，还进行了飞机结构材料的研究工作。
在这一时期，尤其要提到的是周培源教授在湍流研究中做出的举世闻名的工作。周培源教授自1939 年至1952 年执教于清华大学（含西南联大时期），其间1943—1947年利用休假在美国加州理工学院从事研究工作。他1940年发表于《中国物理学报》第4卷第1期以及1945年发表于《应用数学季刊》第111卷第1期的两篇论文，为现代高阶湍流计算模式奠定了严密的理论基础，至今仍被国际湍流研究者广泛引用。抗日战争胜利后，清华大学于1946年回迁北平复校，原航空工程系建于昆明的风洞及所属房舍由云南大学接管使用。在北平重建后的航空工程系由王德荣教授任系主任，并聘任钱学森、顾培慕、宁幌、陆士嘉、沈元、屠守锷、丁履德、王宏基等为专职教授（钱学森教授因在国外未能应聘到校）。开设的课程有空气动力学、发动机动力学和飞机设计等，建有流体力学实验室，有新建造的烟风洞和风速200英里／时的风洞，美制、德制和日制的航空发动机8台等新设备。
三、航空风洞
国民政府和意大利关系密切的时候，航委会花了75000元（一说是8万元）从意大利买回来一个航空风洞。航委会资助中央大学创办航空工程系时，就把这个风洞拨给了南京中央大学。
这是一个用钢板制成的单回流式风洞。试验段是开口式的，剖面是圆的，直径有1.2米。风洞的收缩比是5，在扩压段有克罗口（Crooc）式进气喇叭口，在两个180度转弯处设有导流板。用75马力柴油机带动50千瓦直流发电机，转动一个木制四叶螺旋桨。风洞的气流速度可以达到55米／秒。风洞附带的设备有吊挂式三分力天平，还有一套螺旋桨试验设备。
1935年底，开始在中央大学安装这个风洞，到1936年中开始运转。以后给学生开实验课，还作过流场测量工作。1937年抗日战争爆发后，由于风洞外壳尺寸太大，不便搬运，就拆卸了，埋藏在南京城外，把其他设备都运到重庆。
1942年秋，重庆中央大学航空系想利用从南京搬来的风洞设备，再配制一个风洞外壳。这是一个木制的直流式风洞。试验段是开口的，有椭圆形剖面，尺寸是3英尺× 5英尺（约0.9米× 1.5米）。1943年风洞造成， 1945年春开始试车。
抗战以前，中央大学航空系曾自制了一个木壳回流式1英尺小风洞。抗战时，小风洞搬到了重庆，后来又添了大风洞。抗日胜利后，大小风洞都搬回到南京。
北平清华大学机械系从1933年起，准备设计制造风洞。先造了一个10英寸小风洞，用它确定数据，取得经验。从1934年才开始建造正式的风洞，到1936年造成，同年4月开始运转。这是我国自己设计制造的第一个风洞。
这个风洞是仿照美国加州理工大学的回流式风洞设计的。试验段有圆形剖面，直径5英尺（约1.5米），风洞的最大直径有10英尺。风洞的外壳是1／8英寸（约3.2毫米）和3／16英寸（约4.8毫米）的钢板焊接的，共分19段，用螺栓连在一起，可以拆卸后搬运。安装时，全体装在20个角钢立柱上。
用20毫米厚的胡桃木和花梨木板，胶合再刨刮成直径7.5英尺的四叶螺旋桨，装在长16英尺的轴上，由风洞外面的70马力直流电动机带动，用直流交流变速电机组操纵，可使速度均匀而操作自如。估计风洞内气流速度可达 120 英里／时（53.6米／秒），雷诺数可达5500000。
在回流风洞里的四角，都装着直立排列的导流板。它们都有月牙形的剖面，是用1／32英寸（约0.8毫米）钢板弯曲焊成，并且是焊接到风洞外壳上的。这些导流板的制造和安装是风洞制造中最困难的工作。
风洞的试验段可以是闭口式的，也可以是开口式的。在试验段上面的天平室里，有五个吊挂模型的杠杆或天平。天平是清华大学自己设计制造的，利用电力能自动平衡，最多能称9千克，准确到0.25克。
风洞建成时，从国外订购的电动机还没有运到，所以用汽车发动机暂时代替，在1936年4月24日，作了第一次开车试验。
风洞里的气流速度，初步由发动机、螺旋桨的转速来控制。如要精密调节，就在天平室里操纵喷气口前面风洞上的通气孔。调整那里的空气压力，就能比较准确地控制气流速度。在一个试验段剖面里的均匀程度，曾利用梳状皮托管测验过，在3／4的剖面里，速度的变化不超过0.5％。又测定了300 毫米直径、抛光硬木圆球的阻力系数，因而定出风洞的湍流。如试验段是闭口式的，临界雷诺数是224000时，湍流是1％。
在清华大学的5英尺风洞将建成的时候，另一个更大的风洞的设计筹建已在拟议中。这个计划得到航委会的赞成和资助，在南昌拨给了建设基地。新风洞的设计工作在1935年夏开始，第二年夏天完成，秋天就在南昌动工兴建， 1937年年底基本完成。建造经费约27万元，航委会补助了其中的2／3。
1936年2月，清华大学机械系航空组从美国请来了华顿德（F.L.Wattendorf）参加风洞的设计和研究工作。还请华顿德的老师，美国加州理工大学的冯·卡门（Theodore Von Karman）教授作顾问。1937年夏，又请他来到中国，视察了风洞工地，讨论了一些问题。
在南昌建造的这个大风洞也是回流式的。圆形剖面试验段的正常直径是15英尺（4.57米），可以缩小到7.5英尺，也可以放大到18或20英尺，既可以是闭口式的，又可以改为开口式的。缩小试验段是为了提高气流速度，放大是为了能够试验真实尺寸的发动机和螺旋桨，而不试模型。气流流过试验段后，风洞渐渐扩大到直径23英尺时，转第一个弯。此后，风洞直径不变，直到转过第二个弯，又过了螺旋桨部分，才又渐渐扩大，到转第三个弯时，直径已有34英尺。以后直径不变，等过了第四个转弯之后，又渐缩小。在到达试验段之前，直径已缩到15英尺。
由于风洞尺寸大，除了试验段之外，大部分风洞都是露天的。又考虑到经济和施工的便利，选用钢筋混凝土作为制造风洞的材料。设计时，应用了薄壳理论。考虑结构的自重和南昌地区最大台风速度80 英里／时（128 千米／时），算出钢筋混凝土的外壳厚度，在很多地方只有3.5英寸（约89毫米）。在风洞的四个转角处，装着直立的导流板。导流板也是钢筋混凝土制成的，是固定不动的。但在导流板的尾部，各有钢板制成的可调部分。最长的导流板长34 英尺，宽4.5英尺。导流板之间的间隔很大，可以走过一个人。这就容许检修人员进入风洞，到里面工作。
风洞所用的23英尺直径四叶木质螺旋桨，是由空军中意飞机制造厂（就是中央南昌飞机制造厂）制造的。四个桨叶装在铸钢的桨毂上，直接用450马力感应电动机来带动。正常转速是365转／分，慢到150转／分时，仍能顺利运行。
风洞的试验段，由于要求能可大可小，活动调换，是用钢板造的。试验段的上面和下面各有一套天平设备。上面的是可以吊挂模型的六分力自动天平。它和清华大学小风洞所用的相似，但是在美国定制的。下面用的四个天平磅秤，也是美国货。这是试验发动机、螺旋桨时间接支持机身或短舱用的。此外，风洞试验时所用的起重机，也是外国货。试验段中最大气流速度估计有125～130英里／时（56～58米／秒）。雷诺数可达16800000～18000000。
1937年7月，国内爆发了全面抗战。1938 年3 月，日本侵略者的飞机轰炸了这个风洞，随后，南昌沦陷。即将完成的15 英尺大风洞，一下子就彻底毁灭了。可见没有巩固的国防，任何建设都是没有用的。
清华航空研究所在1938年撤退到成都时，为航空机械学校设计并制造过一个1英尺小风洞和全套设备。1939年搬到昆明后，又按照南昌大风洞缩小到1／3 ，制造一个5英尺风洞。这和北平的5英尺风洞相似，但长度已从50英尺放到70多英尺。这个新风洞从1939年春动工，到1940年夏建成。风洞外壳是钢板铆接的，利用从北平撤退时运来的100马力直流电动机，其他设备都是重新设计的。1941年秋，为了躲避日本飞机轰炸，费了半年时间把风洞拆卸了，从昆明市搬到郊外白龙潭，再重建起来。此外，还为西南联大航空系（就是清华大学航空系）设计督造一个3英尺直流式风洞，但是没有完成。
抗战胜利以后，西南联大结束，该校航空系在1946年复员到北平，恢复了清华大学航空系。在昆明白龙潭的5英尺风洞，复员时不便搬运，就移交给云南大学航空系了。1947年，又在北平设计了一个铁壳风洞，试验段有椭圆剖面，尺寸是30英寸× 40英寸（762毫米× 1016毫米），气流速度是40～50米／秒。这个风洞在1948年年底建成。
大约在1935年间，天津北洋大学航空系从德国订购了一个风洞。在“七七事变”前，风洞的电动机已经运到，存放在天津的租界里，抗战爆发后，就不知下落了。
杭州浙江大学航空系设计了一个3 英尺回流式风洞， 1947 年暑假前已设计完成。由于经费关系，建造风洞的工作常常停顿，到1948年年底才算完成。风洞外壳是用1／6英寸钢板焊接的，架在工字钢的架子上，试验段有圆形剖面，是闭口式的。由风洞外面的五汽缸气冷肯纳（Kinner）航空发动机经过10 英尺长的轴，带动一个直径4英尺6.5英寸（1384毫米）的八叶金属螺旋桨，估计风洞效率或能量比是5.8 ，最大雷诺数可达5000000。除了这个风洞，浙大航空系还有一个1英尺的铁皮小风洞。