抗战初期，美国尚处在中立地位，并未对日宣战，说服它支援中国对日作战并非易事。尤其是当时的陈纳德只是个前美国空军少尉，名不见经传，既无社会声望，更乏政治资本，他所拥有的只有对中国人民无限的同情与正义的信念。但这些就足够了，这个矢志不移的美国人凭着少见的自信和勇气在美国奔走呼吁，多方请求。精诚所至，金石为开，经过陈纳德的游说和朋友们的协助，美国政府不仅允诺美国空军飞行员可以志愿退伍，投奔中国，而且同意给予中国以武器及飞机的支援。这真是一项壮举。当时谁也没有料到，这一决策会使陈纳德与他的飞行员用勇敢的精神和精良的技能为美国航空史平添一页光荣的历史。
陈纳德在美国马不停蹄，招募了100名飞行员和百余名地勤人员，组成了以“飞虎队”命名的美国空军志愿队。
8月15日，日军为实现速战速决的战略方针，开始空袭南京，陈纳德协助中国空军总指挥部，制定和参与实施保卫南京的空战计划。他组织在南京、上海、杭州三个成鼎足之势的据点装设了空袭警报网，加强了地面警报系统的建设。在前两天空战中，日本损失飞机24架，此后日本空军连续5天对南京进行袭击，结果又被击落54架，日本轰击机没有战斗机护航进行昼间轰炸的战术就此结束。之后，陈纳德预料到日机可能夜袭南京，便着手组织防空部队，进行防御部署，结果使夜袭日机损失达50%以上，又一次给日空军以严重打击。抗战初期，中国空军以英勇的战斗精神，以寡击众，粉碎了日本空军不可战胜的神话，取得了巨大战果，这与陈纳德的参与谋划的作用是分不开的。