Поскольку японский флот осуществлял плотную блокаду китайского побережья, отдельные суда Дальневосточного и Черноморского пароходств доставляли грузы в Китай через нейтральные порты. Так, в конце ноября 1937 г. из Севастополя вышли два парохода с 6182 т военных грузов, среди которых было 82 танка Т-26, 30 запасных моторов для этих танков, 30 артиллерийских тягачей «Коминтерн», 10 автомобилей ЗИС-6, 20 76-мм зенитных пушек и 40 тыс. выстрелов к ним, 50 45-мм противотанковых пушек, 4 прожекторные установки, 2 звукоуловителя, различное авиационное оборудование и т. д. Оба парохода прибыли в Хайфон и Гонконг в конце января 1938 г., и через 2 месяца оружие прибыло в действующую армию.
Но большая часть вооружения шла по трассе Алма-Ата — Ланьчжоу через Синьцзян. Синьцзянский тракт стал «дорогой жизни» для Китая, его обслуживало до 5200 советских грузовиков ЗИС-2. Для перевозки людей и особо важных грузов была создана авиалиния, обслуживаемая бомбардировщиками ТБ-3 (переделанными в транспортные машины), а затем и двухмоторными ДС-3.
Наиболее важна для Китая была поддержка с воздуха, поскольку с самого начала войны японская авиация безраздельно господствовала в небе. По японским данным в период с 14 августа по 10 октября 1937 г. их ВВС сбили 181 китайский самолет и еще 140 уничтожили на земле. При этом японцы потеряли 39 самолетов. Гоминьдановцы утверждали, что они уничтожили 327 японских самолетов, но это было пропагандистской липой.
14 сентября 1937 г. на приеме в Москве китайская (гоминьдановская) делегация обратилась к Сталину с просьбой о посылке советских летчиков. К 21 октября 1937 г. для отправки в Китай были подготовлены 447 человек, включая наземный технический персонал, специалистов по аэродромному обслуживанию, инженеров и рабочих по сборке самолетов. Переодетых в «гражданскую униформу» летчиков-добровольцев поездом отправили в Алма-Ату. Истребители И-15 и И-16 перегоняли из Алма-Аты в Ланьчжоу своим ходом.
В первые же дни после прибытия на фронтовой аэродром советские летчики-истребители открыли боевой счет. 21 ноября 1937 г. наши летчики (7 истребителей И-16) в бою с 20 японскими самолетами над Нанкином без потерь сбили 3 японских самолета (два истребителя «тип 96» и один бомбардировщик).
К весне 1938 г. в Китай поступило истребителей И-16—94 машины и И-15—122; бомбардировщиков СБ — 62 и ТБ-3—6; учебных самолетов УТИ-4—8 и УТ-1—5. И-16 поставлялись в Китай в двух вариантах — типа 5 и типа 10, китайцы И-16 последних серий иногда обозначали как И-16 III. Первые И-16 типа 10 стали поставлять китайцам весной 1938 года. В первых же боях выявилась недостаточная боевая мощь двух крыльевых 7,62-мм пулеметов ШКАС на И-16 тип 5. Поэтому весной 1938 г. вместе с И-16 типа 10 (2 крыльевых и 2 синхронных пулемета ШКАС) в Китай стали поступать дополнительные пулеметы для перевооружения И-16 типа 5. К 14 июня 1938 г. из СССР отправили 100 пулеметов ШКАС для установки их на шестидесяти И-16. Одновременно доставили до двух миллионов патронов. Есть сведения, что в партии из 30 И-16, прибывших в Ланьчжоу к 3 августа 1939 г., были 10 пушечных машин.
Самый крупный воздушный бой за все время японско-китайской войны произошел над Уханем 29 апреля 1938 г. Китайцы сосредоточили свои истребители на аэродромах под Уханем и ждали удобного случая для контратаки, а японцы в день рождения своего императора жаждали отомстить за удачные налеты китайских бомбардировщиков СБ на аэродром Нанкина 25 января и на авиабазу на Тайване 23 февраля 1938 г. В налете на китайские авиабазы участвовало 18 G3M2 из 13-го авиаотряда, их прикрывали 27 А5М из 12-го авиаотряда под командованием лейтенанта-коммодора Я. Озоно.
В 2 часа дня японские самолеты приблизились к Уханю, там их уже поджидали в воздухе 19 И-15 и 45 И-16 из отряда советских летчиков, входивших в состав 3-й, 4-й и 5-й истребительных авиагрупп. По заранее разработанному плану строй И-15 зажал японские истребители в «клещи», а строй И-16 напал на бомбардировщики. В 30-минутном бою были сбиты 11 японских истребителей и 10 бомбардировщиков, 50 членов японских экипажей погибли, двое, спустившись на парашютах, попали в плен. В этом бою было потеряно 12 самолетов, пилотируемых китайскими и советскими летчиками, 5 летчиков погибли, в их числе таранившие японцев Чэнь Хуайминь, Л.З. Шустер и капитан А.Е. Успенский. По утверждениям китайцев, после этого боя японцы в течение месяца не совершали налеты на Ухань.
В апреле 1938 г. японское правительство по дипломатическим каналом потребовало от СССР отозвать из Китая советских летчиков, тем самым косвенно признав высокую эффективность их действий. Требование это было категорически отвергнуто советским правительством. Нарком иностранных дел М.М. Литвинов официально заявил, что СССР вправе оказывать помощь любому иностранному государству и что «претензии японского правительства тем более непонятны, что, по уверению японских властей, в Китае нет сейчас войны, и Япония вовсе не воюет с Китаем, а то, что в Китае происходит, квалифицируется Японией лишь как „инцидент“ более или менее случайный, не имеющий ничего общего с состоянием войны между двумя независимыми государствами».
Следует заметить, что более половины советских летчиков-добровольцев погибли в ходе аварий самолетов на трассе Алма-Ата — Ланьчжоу. 16 мая 1938 г. в горном ущелье Инпань разбился ТБ-3, пилотируемый китайскими летчиками. На нем летели 25 советских добровольцев, сколько из них было летчиков-истребителей— неизвестно. В октябре 1938 г. во время эвакуации на Уханя в воздухе по неизвестным причинам загорелся ДС-3. Погибли 22 человека, в том числе 19 возвращавшихся в СССР добровольцев, среди них летчик-истребитель Соколов. В живых остались только два авиационных техника — В. Коротаев и А. Галаган. Позже там же, в горах, разбился еще один ДС-3.
НКВД заподозрило диверсии японцев, и советское руководство категорически запретило нашим добровольцам летать по этой трассе без особого разрешения.
Слабым местом китайской авиации были средние бомбардировщики. К началу войны у Китая было около 15 трехмоторных итальянских бомбардировщиков «Савойя» S72,6, забракованных люфтваффе двухмоторных бомбардировщиков Не-111А-0 (купленных в 1935 году) и 9 двухмоторных американских бомбардировщиков «Мартин» 139WC, поступивших в 1937 г.
Прибытие советских бомбардировщиков сразу изменило ситуацию. К 6 ноября 1937 г. в Китай было доставлено уже 58 двухмоторных бомбардировщиков СБ и 6 четырехмоторных ТБ-3.
2 декабря 1937 г. 9 бомбардировщиков СБ, ведомых советскими летчиками под командованием М.Г. Мачина, вылетев с аэродрома под Нанкином, бомбили японские авиабазы около Шанхая. Потерь не было. Один поврежденный СБ дотянул до Ханьчжоу и там приземлился. По оценкам наших летчиков, в общей сложности на аэродроме ими было уничтожено до 30–35 японских самолетов.
Вскоре эта же группа нанесла удар по японским кораблям на реке Янцзы. Советские источники обычно утверждают о потоплении крейсера (в мемуарах говорят даже об авианосце). Возможно, что летчики добросовестно заблуждались. Вот, к примеру, в 1942 г. американские летающие крепости Б-17 атаковали 2 японские подводные лодки, те погрузились, а янки доложили о потоплении двух тяжелых крейсеров. Любопытно, что японские источники отрицают любые безвозвратные потери японских боевых кораблей в течение всей японско-китайской войны. Так что наши летчики, скорее всего, потопили транспортное судно.