会过早的暴露华军整个作战意图，以至丧失攻击的突然性，中国空军便决定抽出一些技术高超的飞行员，利用夜色的掩护，驾机经上述不易被发现的地区，实施第一波攻击。而在25分钟后再进行更大规模的袭击。而在苏军东部各军区机场上空，俄国人还来不及将飞机疏散到简易机场，而且大量飞行员不是正在后方学习驾驶新飞机。就是去休假。中国空军的偷袭因此取得了极大的成功。在4千米高度，中国飞机将无数2公斤重的杀伤弹撒了下来。在这些可以散成60多个大碎片、上百个个小碎片、杀伤半径达15米的炸弹打击下，密密麻麻按“完美的阅兵式队形”排列的苏联飞机损失惨重，上千架飞机在地面熊熊燃烧。华军突如其来的空袭把苏军打了一个措手不及，空中没有一架苏联战斗机预先起飞拦截中国机群，地面也未能组织起有效的高炮火力。而且由于许多机场根本就没有高射炮，苏军地勤和飞行员只能用步枪射击在空中肆虐的中国飞机。在一个军用机场上，苏联士兵们甚至将飞机的尾部机枪竖起来射击。与此同时，为数不多的红军值班飞行员正匆匆爬进飞机企图强行起飞。却遭到空中中国战斗机猛烈的火力压制。在国境线附近的机场上，隶属于苏联西伯利亚特别军区的整整一个中队战斗机在强行起飞的过程中被华军飞机摧毁在了地面。这个军区的航空部队当天一共损失了1263架飞机，其中第10混合航空兵师损失全部飞机；第11师损失188架飞机中的167架；第9混合航空兵师损失410架飞机中的366架，包括西伯利亚特别军区全部542架宝贵的米格3战斗机。在损失的全部飞机中，有 多架是在地面被击毁的。在遭受如此惨重的损失后。军区的新式飞机只剩下34架“雅克1”、95架“苏2”和28架“伊尔2”。雪上加霜的是，该军区空军不仅仅遭到了空中突击。机场由于靠国境线太近，甚至遭到了华军野战重炮的轰击。
只有少数幸运的苏联战斗机得以升空，但有些却没有遇上中国飞机，而在他们降落后，第2波空袭又从天而降。因此只有更少的飞机与华军飞机展开了战斗。部署于东北部战线的红军第66强击航空兵团便获得了这样机会。隶属于该团的拉波斯托夫中尉驾驶着1架“伊尔2”撞中了华军第51轰炸联队的1架“快刀”型双发中型轰炸机，这是整个中苏战争的第一例空战战果。在接下来的战斗中，又有6架中国飞机被苏机击落。但当华军第3战斗机联队那些风驰电掣般的“披毛犀”战斗机介入战斗后，形势发生了逆转。苏军过时的战斗机完全不是时速704公里、配备20毫米机炮的“披毛犀”的对手。
华军的第一轮空袭没有遭到太大的抵抗。而在其后的袭击中，苏军虽然抵抗有所加强，但和双方的首次空战时的情况一样，那些由身经百战的中国飞行员驾驶的“披毛犀”战斗机成为了空中的主宰。速度缓慢的苏联战斗机只能利用转弯半径较小的特点，将华军战斗机引到射击位置，然后突然以180度的转弯回过头来对紧追不舍的中国战斗机进行对头攻击，有的苏联飞机在弹药打完的情况下甚至干脆不顾一切的向中国飞机撞去。
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