1944年6月，日军第11军开始沿粤汉线南下进攻长沙衡阳，豫湘桂会战第二阶段开始，为了打败实力雄厚的第六战区，日军集结了空前的兵力，就连已经被揍得鼻青脸肿的日本航空兵也掏出了在中国战场的所有家底出战，在三湘大地上空，中美空军与日军航空兵再次展开鏖战。

为了夺取湖南战场的制空权，早在1944年5月，日军就开始在洞庭湖边的白螺矶修筑机场，这里是日军在湖南前线唯一的空军基地，有100多架战斗机和轰炸机，周围也部署了严密的防空炮和雷达系统。从白螺矶起飞的日军飞机不断地对长沙，衡阳进行轰炸，给中国守军造成了极大的压力。因此，中美空军决定对该机场进行轰炸。

由于日军防守严密，贸然强攻肯定会吃亏，中美空军决定智取。首先，以小部队吸引日军飞机起飞，并与日机在岳阳上空周旋，消耗日机的油量，等日机返回加油时，主力机队再趁机空袭机场。

5月14日，按照作战计划，美军第14航空队308大队的B24轰炸机，在P40战机的掩护下，从昆明起飞轰炸岳阳的日军军事基地，来吸引日军。果然，30余架日军飞机从白螺矶起飞企图拦截中美空军轰炸机，担任掩护的P40立即冲上去与日机缠斗，轰炸机则借此撤退。日机经过一番纠缠，油量渐渐告急，只能返回白螺矶机场加油。

这时，从湖南芷江机场起飞的中国空军第5大队20架P40战斗机正低空向白螺矶飞来，为了迷惑日军雷达，他们特意先向新市飞行，然后突然掉头向西北疾飞，很快就到达机场上空。此时，大量的日军飞机正在机场上等待加油装弹，20架P40立刻分成三个小组，用机枪向机场扫射，并投下炸弹，机场顿时浓烟滚滚传来，连续的爆炸声，日军的加油车被炸毁，流淌的汽油又带着火焰把附近的弹药和飞机全部引爆，就如同中途岛战役中被轰炸的加贺号航母一样，这次袭击共炸毁日机37架，炸伤10架，中美空军无一损失。

由于湖南战事紧张，日军很快对白螺矶机场进行了修理，继续从这里起飞轰炸前线，中美空军决定再次对其进行打击。

7月24日，此时正是衡阳战役最激烈的时刻，日军的飞机不断的起飞轰炸衡阳，为了支援守军。中国空军第5大队对白螺矶机场发起第二次袭击，24架P40于早晨7时从芷江机场起飞，持续低空飞行躲避日军雷达，8时30分到达机场上空，再次对机场猛烈扫射，并投下伞弹，机场再次成为一片火海，这次，中国空军又击毁日机20余架，击伤8架，炸死炸伤100多名日军士兵。

为了彻底破坏白螺矶机场，仅4天后，中美空军第5大队再次出动18架P40从芷江起飞轰炸，由于之前的轰炸中机场的跑道已经被摧毁，这次的轰炸目标就成了三个大机库，中美空军的战斗机分成三批对机库投弹，机库连同里面的飞机在爆炸的烟雾和火光中一起化为灰烬，有6架日机企图强行起飞，但刚飞离跑道就被击毁，这次空袭再次击毁日机23架，击伤6架，炸死炸伤日军70人，中美空军也在轰炸过程中牺牲了2名美国飞行员。在三次空袭中，日军损失了上百架飞机，白螺矶机场彻底被摧毁。

在攻击白螺矶机场的同时，中美空军也没有放过日军在洞庭湖畔的补给站，日军大量的物资就是从这里沿着湘江或粤汉铁路运往南方前线。7月5日，第5大队12架P40于15时45分从芷江起飞，前往新市轰炸日军的运输站，将停放此处的多辆日军运输车炸毁，随后又摧毁了附近的一座浮桥，日军13架零式战斗机起飞应战，经过一场混战后被击落3架，中美空军2架战机受损，2名飞行员受伤，但好在都安全返回基地。

7月19日，第5大队再次出动10架战斗机，于早晨7时从芷江起飞轰炸新市。飞机分成三个梯队轮流投弹，正当第一梯队俯冲下去投弹时，日机16架从高空前来拦截，被中国空军及时发现，第2和第3梯队中国战机立即从两个方向夹击日机，第一梯队也迅速提升高度，三个方向攻击，仅一个回合就将日机打退，击落5架。

与此同时在7月间，中美空军也持续对岳阳发起空袭，7月7日，中美空军第1大队出动8架B25轰炸机，第3大队出动24架P40战机，分别从梁山和恩施起飞，从9000英尺的高度进入岳阳，炸毁此处的日军物资仓库，并击落了4架前来拦截的零式战斗机，中美空军3架战斗机受伤。两天后，第3大队再次掩护轰炸机轰炸了日军岳阳的仓库，并在岳阳西南部上空，与10架日军二式战斗机交火，中国空军先引诱日机来追，然后齐刷刷的拉下油箱，掉头向日激猛扑，在15分钟内击落4架日机。

7月25日，第五大队在大队长张唐天的指挥下，掩护24架重型轰炸机再次袭击岳阳。在轰炸机投弹时，埋伏在上空的10架零式战斗机企图偷袭，但在更高空掩护的中国空军战斗机立即追了上去，很快就击落日机4架，剩下的日机现状也不敢打了急忙逃窜，轰炸机成功地将炸弹扔到日军的仓库中，从容撤退。

粤汉铁路同样也是中美空军重点照顾的目标，中美空军经过侦查后发现，岳阳以北的羊楼司车站有大量的物资和列车。7月23日，第3大队21架P40战斗机掩护1大队6架B25轰炸机从梁山机场起飞，轰炸羊楼司车站。战斗机分为多层掩护，于8时15分抵达目标上空，轰炸机在7000英尺的高空将500磅的炸弹投了下去，日军的车站和仓库，都燃起了冲天大火。

在轰炸机轰炸完成的时刻，埋伏着的日军20架零式战斗机出动了，但他们却没有攻击轰炸机，而是俯冲下去，攻击最下层的8架担任掩护任务的P40战斗机，很快，在下层的王牌飞行员王光复就发现了日机，并及时通知大家。然后他沉着的指挥下层的8架战斗机继续飞行，假装没有发现。等到日机逼近了，8架P40立即仰头翻转了一圈，日机发现中计了，企图继续俯冲逃脱，但却把自己陷入了不利的位置。王光复首先开火击落一架，其他各机也找到了自己的目标，追着日机不放，其中一架日机企图抬起机头攻击更高处的轰炸机，但没过多久就被飞行员臧锡兰击毁。

这时，又有10架零式战斗机对中美空军轰炸机发起进攻，与右翼掩护的6架P40交火，飞行员李豫民将其中的一架击落，然后又发现一架零式正在追着P40，他立即冲上去掩护队友，联合其他3架P40将其击落。飞行员李志刚和葛希韶也分别击落1架。

5分钟后，轰炸机已经成功的飞离了日军战机的威胁范围，担任掩护的战机也纷纷撤退。这一战，不仅成功的破坏了日军粤汉铁路上的交通枢纽羊楼司车站，还击落了9架日机，给前线减轻了压力。

整体来看，中美空军在六七月份的战斗再次重创了日军，但是，由于此时史迪威和蒋介石正在争夺指挥权，史迪威扣押了中美空军航空队的汽油来要挟，导致中美空军缺乏油料，有不少时候飞机都无法起飞，这便给了日军机会。如果此时高层停止内斗，那航空队得到足够的汽油的话，那么中美空军必然给日军后方以及衡阳前线造成更大的打击，方先觉第10军说不定也就能坚持到援军到达的那一天。