民國26年(1937)對日抗戰的「八一三松滬戰役」爆發後，空軍發出第1號作戰命令，調遣第4大隊飛赴杭州保衛筧橋基地，第4大隊出動27架美國寇蒂斯公司(Curtiss)生產的鷹式(Hawk)III型戰機(68C型，我國空軍將其稱為霍克機)。8月14日當天下午13:00，第21、22、23中隊分別由李桂丹、黃光漢、毛瀛初(官階上尉)率領，以每隊9架為一批，每隔5分鐘起飛一批轉場移防。第21、22中隊安抵筧橋，而第23中隊卻偏離航線飛至廣德。

日本皇軍海軍由台北松山基地起飛的鹿屋航空隊18架三菱工業株式會社(MHI, Mitsubishi Heavy Industries)製造的96式11型(G3M1)陸上攻擊機(陸基型轟炸機)，分為2個編隊，第1編隊由新田 慎一少佐率領9架於12:55起飛，第2編隊淺野 橘太郎少佐率領9架於13:05起飛。新田機隊飛至永康後直飛筧橋，淺野機隊則飛往廣德執行轟炸機場任務。

在此之前，地面防空監視哨早已將消息傳至筧橋基地，第4大隊隊長高志航少校乘道格拉斯公司(Douglas)製的DC-2運輸機抵達筧橋，正當第4大隊飛機於16:00降落時，總站人員急切通知敵機來襲趕快起飛，高志航駕駛鷹式III型(編號IV-1)戰機至筧橋基地上空搜索敵蹤，其它隊員亦紛紛起飛。

此時1架96式陸上攻擊機(第1小隊3號機，桃崎三等空曹及恩地三等空曹駕駛)入場炸中油罐車起火燃燒，暴露形蹤被高志航與譚文分隊長(2104號機)合力擊落，墜毀於半山。

第21中隊李桂丹上尉(2101號機)與柳哲生少尉(2102號機)、王文驊少尉(2103號機)共同擊中1架(第3小隊3號機，三井一等空曹及森田三等空曹駕駛)起火墜毀於錢塘江口。

高志航再攻擊另一架96式陸上攻擊機(第3小隊2號機，山下及川崎一等空曹駕駛，轟炸偵察員為大串 均三等空曹)，該機中彈70餘發，左發動機熄火勉強飛抵台北迫降，此架飛機現於日本海軍館展示。

偏航降落廣德的第22隊於加油後再起飛，分隊長鄭少愚(2205號機)至翁家埠發現1架日機(在廣德附近投彈後折回的淺野隊第2小隊2號機，小川一等空曹及才田三等空曹駕駛)，追擊至曹娥江，經連續攻擊6至7次，該架飛機受重創，迫降於基隆社寮島(今日和平島)附近，重傷報廢。

日方紀錄指出，當年8月14日晚間3架96式陸上攻擊機未返回台北松山基地，經查證日方損失為遭擊落2架(第1小隊3號機、第3小隊3號機)、重傷2架(第3小隊2號機、第2小隊2號機)、輕傷2架(第3小隊1號機中彈1發、發電機受損；第1小隊號機中彈1發)。

而在國軍方面，第21中隊劉樹籓少尉(2105號機)油盡停車，墜落場外，機毀人亡。該隊金安一少尉(2106號機)油盡停車迫降，機損人微傷。

這就是抗戰史上最有名的「八一四筧橋空戰」事件，也是國民政府於1940年制定「空軍節」(現更名為「空軍勝利紀念日」)的由來，而第4大隊也稱為「志航大隊」，當時的高志航少校更贏得「空軍戰神」美稱。

在抗戰時期的空軍第4大隊和空軍其他戰鬥驅逐隊很不同，純粹以中國籍飛行員組成，沒有和美軍混合編隊，且隨國民政府首都轉戰各地，贏得「中國皇家空軍」稱譽。從首任隊長高志航到現在，第4大隊旗下所屬第21、22、23中隊的隊史都沒有中斷過，而第4大隊的隊史更等於是我國空軍歷史的縮影。

高志航大隊長曾說過：「凡我空軍，怎能讓敵機在我上空飛行」，不僅說明空軍飛行員悍衛我國領空的決心，時至今日，空軍裝備不斷更新，不但擁有漢翔公司(AIDC)生產的AT-3高級教練機、F-CK-1戰機，並分散採購來源，添購法製幻象(Mirage)2000-5、美製F-16戰機以及E-2T/K預警機，以捍衛台海領空。