5月25日早上6點，就在蘭封會戰前敵總指揮薛岳下達向土肥原十四師團發動全線攻擊命令的時候，四架日軍偵察機掠過黃河，向西安方向飛去。
黃河邊的八路軍防空哨以為鬼子又要轟炸西安，一邊開槍報警，一邊通過電話向上級報告。
令人想不到的是，這四架日軍飛機並沒有去西安，而是繞過西安向西南方向飛去。
早上六點半，從太原、介休、霍州、臨汾機場起飛的鬼子飛機，黑壓壓一片飛過黃河，向西安西南方向飛去。
警報從黃河邊各個防空哨所傳向西安，匯總各哨所觀察情況，大舉來襲的日軍飛機總數竟然超過了300架。
西安城防空哨的槍聲此起彼伏響個不停。
自從劉一民率教導師收復太原後，日軍飛機就經常到陝西偵察、轟炸，把繁榮的西安炸的面目全非。日子久了，人們也習慣了，你炸你的，我該幹什麼還幹什麼，總不能因為躲避轟炸就不生活了吧？再說，咱八路軍也有飛機，瞅住機會偷襲鬼子一下，就把小鬼子的機場炸爛、炸癱，看狗日的還能不能猖狂起來。所以，防空哨響起來的時候，由於城裡的機關、學校、工廠早已疏散，留在城裡的人們也不慌亂，他們早已習慣了日軍的空襲，在幹部們的組織下，採取各種方式防空去了。
令西安人想不到的是，日軍飛機並沒有到西安來，虛驚一場。不過，陝西軍區的領導們不這麼想，他們馬上就意識到日軍飛機要幹什麼了。抓起電話就通知遠在勉縣的兵工廠和在周至山區的航空隊，鬼子大規模空襲來了。
這個時候，在秦嶺山區的馮達飛已經下達了戰鬥機起飛迎敵的命令。
日軍對冀南大轟炸後，八路軍航空隊曾奉劉一民命令對日軍太原、石家莊機場實施報復，戰果很大。此後就轉入了隱蔽訓練，畢竟這支空軍部隊還太年輕，太需要訓練了。直到教導師襲佔大汶口機場，又弄回來一部分飛機，航空隊的飛機已突破了100架，實力大增，在秦嶺山區修建了八路軍第一航空隊、第二航空隊兩個機場，還修了幾個偽裝的假機場，搞了一些飛機模型。日軍也曾多次到這裡偵察轟炸，但都炸的是偽裝的機場和飛機模型，從沒有炸過真正的八路軍機場。
這兩個飛機場本身很隱蔽，工兵又依山造勢，在山腳開挖洞窟，作為永久機庫。除了訓練，轟炸機、戰鬥機平時都藏在機庫里。警衛部隊又在方圓幾十里內設置警戒線，不經允許，任何人都不得入內，算得上戒備森嚴了。
攻佔太原和天津後，劉一民將鬼子機場的全部設施都弄回了陝西，太原機場鬼子的高射機槍、高射炮當然也運回了陝西，天津機場的防空火力、塘沽軍火庫儲存的高射機槍、高射炮和後來大汶口機場的防空火力則裝備了防空旅。
兵工廠建起來後，有鋼鐵，有工程師、技術員，又有現成的日軍高射炮、高射機槍作樣品，經過長時間的研製，曾照他們終於成功仿製出了高射炮、高射機槍，當即就裝備了機場、兵工廠警衛部隊。
當然，馮達飛也好，其他領導人也罷，誰都不知道當年曾有一個小土匪頭目經常在這裡出沒，熟悉這裡的每一條山間捷徑，更不知道這個小土匪頭目竟然無意中發現了我軍機場，而且還逃了出去，並且為了區區二十萬大洋，向日寇出賣了我軍機場的絕密情報。
這天早上，馮達飛見天氣很好，準備組織一次轟炸機和戰鬥機混合編隊訓練，剛要下令將飛機推出機庫，一站接一站的防空哨的槍聲就傳了過來。開始的時候，馮達飛不是很在意，因為鬼子飛機已經來過幾次了，每次都是把偽裝的假機場狂轟濫炸一番揚長而去。但很快，日軍的偵察機從機場上空掠了過去，馮達飛一下就驚醒了，壞了，機場被鬼子發現了。
馮達飛知道，鬼子的空軍力量比自己強大的不是一個、兩個基數，從建機場那天起，他就知道早晚有這一天，與其讓鬼子把機場炸毀，還不如拚死一搏。如果鬼子飛機來的少，還可以打一個漂亮的空戰。於是，馮達飛牙一咬，馬上下令機場防空部隊準備戰鬥，所有戰鬥機起飛迎敵。
剛下達完命令，陝西軍區的電話就到了，通知說日機總數達到300架以上，正朝西安西南方向飛去，極有可能是鬼子發現了我軍機場和兵工廠，來實施大規模轟炸來了。
此時機場上已經是一片忙亂，戰鬥機都被推出了機庫，飛行員們正迅速登機。
馮達飛看了看自己年輕的飛行員們，直接就在喇叭上喊開了：「小夥子們，我們的機場和兵工廠已經被鬼子發現，現在300架日機正朝我們撲來。我命令你們，立即起飛，迎戰敵機，保衛機場，保衛兵工廠！起飛！」
一架架戰機騰空而起，剛剛完成空中編隊，日軍機群就到了。
寺內壽一大將這次是破釜沉舟了，不但集中了華北航空集團的全部戰鬥機、轟炸機，還報請大本營批准，把關東軍的戰鬥機和轟炸機全部調來了，提前就秘密轉場到山西日軍各機場。本來他還想動用聯合艦隊的艦載機，可惜聯合艦隊在渤海灣呆的時間太長了，不得不回日本補給去了。
日軍飛機起飛前，每個飛行員都接到了寺內壽一大將親筆簽名的出征誓詞，上面寫著：「天皇的空中驕子們：你們將執行一項光榮而艱巨的任務，即消滅陝西共產黨八路軍的航空兵，摧毀八路軍的兵工廠。我以大日本帝國伯爵、華北方面軍司令官的身份懇請你們注意，就是這支不起眼的航空兵，多次偷襲我華北方面軍、關東軍機場，曾導致德川好敏中將剖腹自盡，使華北方面軍臨時航空兵團集體玉碎，給大日本陸軍航空兵的臉上蒙上了一塊揭不掉的羞辱的濕尿布。這是一群卑鄙無恥、流氓成性的航空隊，慣於偽裝皇軍實施偷襲，連他們的戰機都是偷盜皇軍的戰機。八路軍的兵工廠，更是萬惡之源，是華北土八路的軍火生產供應基地。現在我們復仇的機會來了，發給你們的飛行圖準確地標明了他們機場的準確位置。我命令你們，撲上去，找到他們，撕碎他們，為所有玉碎的皇軍將士報仇！天皇陛下萬歲，英勇的大日本帝國陸軍航空兵萬歲！」
寺內壽一這篇出征誓詞，算是給那些驕狂的航空兵打了一針雞血，刺激得魔鬼們嗷嗷亂叫，氣勢洶洶地朝陝西殺來。
這次寺內壽一考慮的很全面，部署的很周密。他知道八路軍航空隊隱蔽好、警惕性高，很可能會發生激烈的空戰。因此，300架飛機中，戰鬥機佔了200架，重型轟炸機36架，輕型轟炸機64架。寺內壽一要求，全部重型轟炸機和24架輕型轟炸機用於轟炸兵工廠，由兩個戰鬥機中隊護航。其餘168架戰鬥機和40架輕型轟炸機用於攻擊機場，重點是一舉解決八路軍的航空兵。
鬼子機群越過西安後一分為二，轟炸兵工廠的編隊繼續南下，攻擊機場的編隊則直撲目標。
一見鬼子機群如此龐大，升空指揮作戰的常乾坤就知道今天是個不死不休的局面，直接命令四個中隊全部迎擊鬼子戰鬥機，因為他知道機場周圍地形複雜，又有地面防空火力掩護，鬼子不可能俯衝或低空轟炸，轟炸效果絕對不大，而我軍轟炸機又都藏在機庫里，一般情況下很安全，即令日軍炸塌機庫，將來也可以把飛機扒出來。再說了，今天這種情況，明顯是保不住機場了，只能和鬼子進行空中拼刺刀，拼一架夠本，拼兩架就賺了。
下達完命令，常乾坤就帶著自己直接指揮的中隊向鬼子戰鬥機撲去。
撲向機場的鬼子轟炸機，遭到八路軍地面防空火力攔截，兩架企圖躲避高射炮彈的敵機歪歪扭扭就撞向了山頭，化成了火球。這下，鬼子驚醒了，把飛機拉了起來，集中力量轟炸防空陣地。
這場空戰異常慘烈，慘烈的山人都不願意詳細記錄了。因為日軍是有備而來，八路軍是倉促上陣；日軍168架戰鬥機對上八路軍48架戰鬥機，日軍40架輕型轟炸機對上了八路軍機場防空火力，強弱立判。應該說，戰鬥一開始，勝負結果就已註定。
儘管八路軍48架戰鬥機全數被擊落、擊毀，只有21個飛行員跳傘獲救，兩個機場全部被摧毀，地面防空陣地也被摧毀，防空部隊基本上全軍覆沒，但日軍也沒有討到好，複雜的秦嶺山脈幫了八路軍的忙，加上八路軍戰機不死不休，頑強抗擊，拚命纏鬥，又有戴維等六個技術精湛的美軍退役飛行教官助陣，犧牲的烈士們基本上都選擇了與敵人同歸於盡，況且日機路途遙遠，纏鬥時間一長，燃油就不足了。
據戰後統計，此戰日軍損失飛機高達57架，其中被我戰機擊落32架，被地面火力擊落4架，因躲避地面火力撞上山頭墜毀12架，有9架日機因燃油耗盡摔碎在黃土地上。
偷襲勉縣軍工基地的日機戰果就大了，不但炸毀了電廠、鋼鐵廠和兵工廠在山洞以外的廠區，還摧毀了八路軍警衛部隊防空陣地，捎帶著轟炸了勉縣縣城，造成大量人員傷亡，而日軍僅僅是付出了8架飛機的損耗，其中5架是撞上山頭墜毀的。
接到馮達飛的報告，毛澤東傷心