一月二十二日，農曆臘月初三，準備就緒之後，帕特里奇下達了進攻北京的作戰命令。
因為從承德出發的B集團軍需要經過山區，推進路線最長，作戰難度也最大，所以該集團軍率先發起進攻。得益於此，在B集團軍發起進攻的時候，得到了美日聯軍空中力量的全面支援。
只不過，第一天的戰鬥打得並不順利。
在空中戰場上，中國空軍向美日聯軍發起了全面挑戰。在天亮前，也就是美日聯軍的地面部隊發起進攻之前，中國空軍就出動了三百多架次的作戰飛機，與美日聯軍爭奪這場上空的主導權，並且用實際行動告訴美日聯軍，經過兩個多月的休整，中國空軍已經恢複了戰鬥力，成為了一支不可小覷的空中力量。
凌晨的空戰，打得異常激烈。
用美日聯軍空中力量指揮官的話來說，這是中國空軍自美軍參戰以來，打得最積極主動的一場戰鬥。
當時，中國空軍不但出動了以J-20戰鬥機為主的機群與美日聯軍爭奪制空權，還長途奔襲了美日聯軍設在東北地區的十多座空軍基地。雖然在對地打擊中，中國空軍的表現仍然算不上優秀，很多執行轟炸任務的戰鬥機都沒有能夠到達戰場、或者沒有能夠準確投下炸彈與導彈，反而在突破美日聯軍防空網的時候，遭到迎頭痛擊。根據美日聯軍的作戰記錄，被美軍防空導彈擊落的戰鬥機就超過了二十架。但是在爭奪制空權的戰鬥中，中國空軍仍然表現得非常搶眼，甚至一度將美日聯軍的戰鬥機趕出戰場。
最激烈的一場空戰發生在凌晨四點到五點之間。
中國空軍分三個批次，出動了五個大隊的一百多架J-20，而美日聯軍也分三個批次出動了一百二十多架F-22A與F-22J。雖然美日聯軍擁有數量上的優勢，但是戰場在北京北部山區上空，因此中國空軍的戰鬥機得到了地面指揮系統與地面防空系統的支持，發揮出了更大的戰鬥力，反而佔了優勢。在雙方第二次交手之前，中國空軍的四架J-20戰鬥機在地面指揮站的引導下，在幾乎帖近地面的高度上穿過了美日聯軍的空中防線，用十多枚導彈終結掉了在赤峰上空徘徊的八架美軍支援飛機，其中包括兩架大型預警機與三架電子戰機。受此影響，在第二輪空戰中，美日聯軍全面落敗，美軍損失了二十七架F-22A，日軍則損失了十四架F-22J。到第三輪交手的時候，美日聯軍更是連招架的力氣都沒有，乾脆主動撤退，把制空權讓給了中國空軍。
直到天亮之後，隨著美軍的第二批支援飛機到達，美日聯軍的戰鬥機才返回戰場上空。
可惜的是，在此期間，中國空軍因為出動強度太大，後方機場的支援能力又很有限，沒能抓住這個難得的機會，也就沒能在對地打擊上取得多少成績。當時，中國空軍只出動了一個大隊的J-10戰鬥機，轟炸了正在集結的美日聯軍地面部隊。因為兵力有限，加上主要使用的是非制導彈藥，所以轟炸效果不是很理想，只是讓該地區的美軍部隊將進攻時間延遲了一個小時。
這次轟炸，拉開了新一輪戰鬥的序幕。
到了二十二日上午，雙方都增強了對地打擊力量。
這也是沒有辦法的事情。對美日聯軍來說，地面進攻即將打響，即便沒有掌握絕對制空權，也得為地面部隊提供空中支援，不然在山區裡面，地面進攻將很難展開。對中國空軍來說，情況也一樣，因為部署在外圍的都是民兵與游擊隊，阻擊能力非常有限，所以要想遲滯美日聯軍的地面進攻，讓部署在後面的正規軍有足夠的時間進入防禦陣地，就只能依靠空中打擊。
受此影響，當天上午的空中戰鬥以小機群交戰為主。
雖然在爭奪制空權的戰鬥中，雙方仍然派出了最先進的戰鬥機，而且在赤峰到渤海灣上空展開了激烈戰鬥，但是在很多時候，都是由雙方執行對地打擊任務的戰鬥機交手。在這種遭遇戰中，美日聯軍就沒有什麼優勢可言了。
要知道，當時美日聯軍的戰鬥機必須在沒有制空權的情況下，轟炸得到了防空系統保護的東北軍防線。受此影響，美日聯軍要麼讓戰鬥機使用射程超過一百公里的防區外武器，在中國軍隊的防空導彈攔截範圍之外開火，要麼就只能出動F-35系列戰鬥機，而且只能在內部彈艙里攜帶彈藥。
對於那些使用防區外彈藥的第三代戰鬥機，中國空軍基本上是望塵莫及。
空戰，主要就發生在美日聯軍的F-35與中國空軍的第三代戰鬥機之間。
事實上，絕大部分時候，執行攻擊任務的F-35都會主動迴避中國空軍的戰鬥機，只有在躲不開的情況下，才會與之交戰。
原因很簡單，F-35並不適合空戰，而且在只使用內部彈艙的情況下，載彈量非常有限。
拿性能最好的F-35A來說，在執行空中優勢任務、也就是空戰任務的時候，最大推重比也只有0.85左右，而中國空軍的J-10與J-11在執行空戰任務的時候，最大推重比都在1以上，J-11甚至能夠達到1.15。在設計上，F-35A必須兼顧隱身性能，所以不得不犧牲戰鬥機的氣動性能，使其機動性大受影響。J-10與J-11本來就不是隱身戰鬥機，在設計的時候也沒有考慮過隱身問題，氣動布局非常適合高亞音速格鬥。即便比速度，F-35A也遠遠不是兩種第三代戰鬥機的對手。
實戰中，F-35A面臨的問題更加嚴峻。
因為絕大部分時候，F-35A執行的都不是空戰任務，所以在攜帶彈藥的時候，最多只帶上了兩枚格鬥導彈。J-10與J-11至少能夠帶上兩枚格鬥導彈，而在己方沒有完全掌握制空權的情況下，還會額外攜帶兩枚、甚至是四枚中程空對空導彈。即便在很多時候，F-35A都不會被J-10與J-11的雷達探測到，空戰往往在視距內展開。可是先進中程導彈基本上都具備不錯的機動性能，在必要的時候都能當成格鬥導彈使用。如此一來，F-35A的空戰彈藥明顯少於對手，在空戰中也就很難佔到便宜了。
可以說，F-35A還是好的了。
當時，美國海軍陸戰隊也參與了戰鬥，出動了少F-35B支援地面部隊。如果這種戰鬥機與中國空軍的戰鬥機遭遇的話，肯定會更加悲慘，因為在設計的時候，F-35B的重量嚴重超標，而且升力風扇佔據了很大一部分內部空間，結果只能取消掉「火神」機炮。雖然能夠攜帶航炮吊艙，但是肯定會破壞隱身效果，所以在實戰中，F-35B的飛行員很少會選擇攜帶航炮吊艙。
總的來說，F-35並不是一種適合用來執行空戰任務的戰鬥機。
當然，美國在宣傳這種戰鬥機的時候，肯定會宣稱其空戰性能超過了第三代戰鬥機。畢竟對很多國家來說，既沒有足夠的資本、也沒有足夠的資格採購F-22A，只能用F-35充當制空戰鬥機。從某種意義上講，美國的宣傳也沒有錯。只不過，要想讓F-35在空戰中擊敗第三代戰鬥機，必須具備一個前提條件，那就是掌握了制信息權，能夠用強大的支援系統使其獲得優勢。
顯然，此時美日聯軍並沒有絕對的制信息權，也就無法讓F-35在空戰中有上佳表現。
當天上午，這種零星的戰鬥，至少葬送掉了七十四架F-35，而按照中國空軍宣布的作戰結果，被擊落的F-35多達一百二十九架，其中絕大部分都是在遭遇戰中，被J-10與J-11擊落的。
慘痛的損失，嚴重透支了美日聯軍空中力量的戰鬥力。
打到當天下午，美日聯軍不得不一再壓縮對地打擊行動，增強制空力量。
事實上，中國空軍在當天上午的戰鬥中也損失了不少戰鬥機，只不過很大一批戰鬥機不是在空戰中被擊落的，而是在執行轟炸任務的時候，被美日聯軍的防空系統擊落的。根據日軍的作戰統計，當天上午，被日軍自行高射炮擊落的中國戰鬥機就有六十架。即便排除其中的誇大成分，這個數量也不會少到哪裡去。
相對而言，反而是美軍防空系統的表現不是太突出，主要是戰場集中在承德方向上，大部分中國空軍的戰鬥機都是低空進入、低空退出，很少進入中高空，因此部署在承德與赤峰的美軍戰區防空系統沒有獲得多少表現機會。
這也暴露出了一個問題，即美軍缺乏有效的野戰防空手段。
當然，這完全可以理解。要知道，在以往的戰鬥中，從來是美軍轟炸別人，還沒有哪個國家的空軍能在大規模戰爭中轟炸美軍呢。對美軍地面部隊來說，美國空軍就是最好的空中守衛者，因此沒有必要裝備太多的野戰防空系統。正是如此，美軍的戰區防空系統也以攔截彈道導彈為主，而不是用來攔截低空飛行的戰鬥機。
空中戰鬥的結果，肯定對地面戰鬥產生了影響。
說得不客氣一點，美日聯軍在空中戰場上的失利，已經預示了地面戰鬥的結局。