经过连续两天的战斗，耗费巨资修建的三座防空浮动炮台尽数被日军摧毁，驻守炮台的部队也损失过半，可以说是彻底的失败，也证明了依靠单纯的被动防御是无法有效地遏制日军空袭，在炮台守军的顽强阻击下，日军也付出了十余架飞机的代价，但是对于实力雄厚的日本海军航空兵来说只是九牛一毛，似乎没有影响到其继续对福州发动更加猛烈的空袭。
孙百里接到防空炮台失利的报告之后，顿时感到十分紧张：失去最外围的防空阵地之后，就只能依靠布置在城区四周制高点上的探照灯和高射炮相互配合来阻击日军轰炸机，随时都有被敌机突破的危险！福州不但是福建的政治和经济中心，还是训练中心的所在地，一旦被日军狂轰滥炸，造成的损失就不是单单用金钱可以衡量的！
尽管内心深处非常舍不得，但是孙百里不得不开始考虑出动自己的空军来对付日军的轰炸机。截止三月底，福建的空军已经有了三个战斗机中队，其中两个中队驻扎在龙岩，一个中队驻扎在福州，具有了一定的实力。本来，孙百里是想等编制成至少五个战斗机中队和一个轰炸机中队，飞机场的产量能够达到每月五架，然后再与日军争夺台湾海峡的制空权，因为他知道，以十九路军控制下几个省的实力和日本拼消耗是没有任何胜算的，如果没有一定的规模就贸然出击的话，最后肯定和国民政府空军一样，打成一个空架子。
这时候他在明白蒋介石为什么知其不可而为之，硬是要把有限的空军消耗在武汉上空，而不是继续雪藏——面对着自己的同胞、民众不断被日寇屠戮，需要什么样的心肠才能够忍住不出手！
前思后想之后，孙百里终于下定决心，派出自己的空军，要求飞行员们务必在自己力所能及的范围内多击落日军的轰炸机，只有这些东西才是对福建最严重的威胁！
4月10日，补充完毕的日军航母编队再次发起了对福州的空袭，骄狂的日军根据以往的经验，认为中国已经没有了战斗机，故而没有出动战斗机护航，给首次战斗的福建飞行员们送来活靶子。
上午八点二十分，十八架‘九六式’轰炸机从航母上起飞，迅速越过沿海岛屿，沿着闽江向西飞行，在九点钟左右飞抵福州东郊。
布置在沿海岛屿上面的防空瞭望塔早把警报传到福州，城里的居民迅速跑到防空洞里面隐蔽起来，防空阵地上的炮兵们安静地肃立在高射炮和高射机枪旁边，等待敌机的到来。与此同时，二十四架战斗机从福州西郊的机场起飞，笔直地朝西飞去，然后分成两队，在空中绕了一个大圈子，调头飞向台湾海峡，准备包抄敌人的后路。
九点十分，敌机飞抵福州市区上空，天空中顿时响起高射炮和高射机枪密集的射击声，部署在四周的防空阵地梯次开火，炮弹和子弹在半空中编织成绵密的火力网，牢牢挡住敌机的去路。
日军显然没有料到地面上的防空火力居然如此凶猛，仓促投弹之后，立即调头准备逃回航空母舰，结果，没有逃出多远就迎面撞上严阵以待的福建空军。福建的战斗机是以美国的波音公司生产的二八一型战斗机为原型，仿制而成的，虽然把其固定起落架改成收放式起落架，但是就整机性能而言，比日军装备的‘九六式’战斗机还是相差很远的，不过，对付轰炸机还是绰绰有余的。
日本轰炸机飞行员仰仗自己娴熟的飞行技术和丰富的作战经验，主动向年轻的福建空军发起挑战，双方的数十架飞机恶战在鼓山上空，飞机互相追逐射击，上下翻飞，从五千米的高空一直打到距离地面只有几百米高的地方，场面蔚为壮观。
空战总共进行了十五分钟，十二架日军轰炸机被击落，五名飞行员被俘虏，福建空军虽然也损失了一架飞机，但是飞行员却成功跳伞，可以说是大获全胜！
胜利的喜悦迅速传遍了福州城的大街小巷，接着又通过电报和广播传遍福建全省、广东、江西等十九路军控制区，两千多万民众无不欢呼雀跃。第二天，福州和厦门、漳州、龙岩、泉州等主要城市纷纷举行万人集会和游行，庆祝空中大捷。这次空中大捷极大地鼓舞了军心士气和民心，也更加激励了日益高涨的抗战热情。
损失惨重的日本海军航空兵，惊诧于福建空军强大的战斗力，航空母舰编队迅速后撤两百海里，然后从本土紧急调拨‘佐世保’第二航空队的数十架战斗机，专门对付福建空军。
4月15日9点整，日军出动二十四架战斗机，掩护十二架轰炸机，浩浩荡荡地原路杀向福州。
福建空军在首次空战之中就创下惊人的战绩，使福州市民的信心倍增，尽管防空警报早就响了起来，但是仍然有不少市民不顾自身安危，引颈东望我军战机迎敌的空域，以示声援和关注。
上午十点十分，刚刚从龙岩转场过来的第一战斗机中队的二十四架战斗机首先升空，正面迎击日军，福州的第三中队随即起飞，从侧面包抄日军的后路。
面对年轻的福建空军，老练的日军战斗机迅速在空中散开，形成一个层叠的宝塔形状，使每架飞机的机头都正对着前方，不会被友机遮挡住，最大限度地集中火力，这就是日本战斗机飞行员惯用的‘立体阵地’。
第一中队的飞机按照预定的计划，在空中分成两队，一队六架飞机去追击在投掷炸弹的日军轰炸机，其余的战斗机全速冲向日军，毫不畏惧地直插日军阵地的中央。
吴怀仁猛地一推油门杆，战机顿时像一颗出膛的炮弹一样冲出去，两挺机枪同时喷射出无数子弹，在空中连成一条长长的火线，另外三架战斗机和他一起肩并肩杀过去。与此同时，十几架日机全力反击，密集的子弹呼啸着从飞机顶行越过。
立体阵地在四架飞机的冲击下，顿时土崩瓦解，敌机立即四散开去，迅速分成两个一组，其中一架与对方缠斗，另外一架则绕到侧面偷袭。
吴怀仁死死咬住一架敌机，在后面紧紧追逐射击，密集的子弹不时在对方的身旁飞过。日军飞行员为了摆脱被动的处境，猛地把机头拉起，笔直地向高空爬升，吴怀仁马上一拉操纵杆，飞机怒吼着跟了上去。
紧接着，吴怀仁再次猛烈开火，子弹在转瞬之间就把敌机的驾驶舱绞成碎片，并将其尾翼打断，失去了平衡的飞机勉强飞出几百米之后，翻滚起来，向地面坠落下去。
吴怀仁脸上的笑容还没有褪去，数十发机关枪子弹就接连打在飞机的左翼上面，最外端大约一米长的地方随即从中间断裂，飘飘荡荡地飞了出去，飞机立刻摇晃起来。
吴怀仁猛力扳住操纵杆，借机向左侧一个翻滚动作，摆脱了敌机的追击，接着从后面向敌机笔直地冲了过去。几秒钟之后，飞机上的螺旋桨终于按照他的意志撞在敌机的机翼上面，几米长的机翼随即齐根断裂，飞机如同石头一样笔直地掉了下去，飞行员连跳伞的机会都没有就消失在视野之中。吴怀仁自己飞机右侧的螺旋桨在撞击中严重变形，停止了转动，飞机在空中不停地摇晃着，仿佛喝醉酒的醉汉，高度迅速降低，最后在距离地面不足五百米的时候恢复了控制，成功降落在一片稻田里面。
尽管空军健儿们奋力拼搏，但是由于飞机性能和飞行员技术经验上的巨大差距，战局逐渐在向日军倾斜，这时候，他们就按照既定的战术且战且退，逐步把敌人的战斗机群吸引到防空阵地上空，接着突然降低高度，把敌机暴露出来，然后迅速向日军轰炸机群扑了过去。
转瞬之间，条条火蛇横扫天际，把敌机包围在绵密的火网中间，随着一声紧似一声的爆炸声，机群中间连续爆出团团巨大的火球，然后四散开去，等到日军战斗机冲出火网的时候，已经有五架战斗机被炮火撕碎。
日军战斗机群正准备追击我军，挽救处于劣势中的轰炸机，埋伏在侧翼的第三中队猛扑过来，死死纠缠住敌机，使其无法脱身。
在优势战斗机的凶猛攻击下，八架轰炸机先后被击落，剩下的四架立即落荒而逃，战斗机群见势不妙，也匆忙杀出重围，狂奔而去。
在半个小时的空战当中，空军健儿共击落日军轰炸机八架，战斗机九架，自己损失了八架战斗机，值得注意的是，在日军被击落的九架战斗机当中，只有五架是被空军击落的，其余四架是地面防空武器的功劳——显然，福建空军和日本海军航空兵之间存在着相当大的差距，这也预示着，今后的空战将更加惨烈无比。
