1950年10月19日，中国人民志愿军首批部队入朝参战，打响了抗美援朝战争第一枪。首批参战部队共6个军12个师，即第38军、第39军、第40军、第42军、第50军和第66军。此时志愿军还没有空军力量，美国完全掌控半岛的制空权，肆无忌惮的对半岛北部的铁路、公路以及一切有人类活动的迹象进行狂轰滥炸。美军的空袭给志愿军地面部队的作战造成巨大困难。
为了保卫中朝领空，在1951年3月，志愿军组建空军领导机构，正式称呼为“中朝人民空军联合司令部”。在1951年12月，根据中苏双方的协议，苏联空军第64航空军改为隶属于中朝空军联合司令部指挥，此时的“空联司”指挥的战斗机部队，主要是12个航空兵师，包括3个苏联空军歼击机师、4个中国空军歼击机师、1个半岛北方空军师，另有4个中国空军的轰炸机和歼击机师部署在沈阳的于洪屯机场和奉集堡等东北二线机场，主要为一线机场的航空兵作战提供空中掩护。
此时中苏朝三国空军能投入空中战役的米格-15战斗机的总数大约在450架到500架之间。而以美国为首的联合国军空军投入战场的飞机，1950年10月为1200多架，战争后期最多时达2400余架，多为喷气式飞机，平均每天出动数百架次，活动频繁。
对于正规的航空兵作战，我军是从抗美援朝开始，才有了空军制空权争夺战的经验。在一开始，志愿军的战斗机在机场都是露天摆放，很容易受到来自空中的美军轰炸机和战机的攻击而损坏。为了避免空袭导致地面损失，志愿军空军开始挖掘半开放式的机窝，防止受到袭击时，发生多架战机被毁的情况。
志愿军空军驻守的几个边境机场，我方战机出击执行完战斗任务返航落地时，机场的地勤战士就会跑上去观察机身炮口处是否熏黑，如果熏黑，就说明发生过空中交战，机炮进行过射击，于是地勤战士就在机头前面插上一面红旗，提醒其他工作人员注意。这是因为，以前发生过返航战机在地面机炮走火扫射的情况。
在抗美援朝战争中，我志愿军空军装备的苏制米格-15战斗机，性能先进，火力强大。尤其是米格-15战斗机十分皮实抗造。例如空4师12团一大队大队长李永泰率领6架米格-15战机在金川里大桥与数倍于己的美军战机空战，此次战斗让李永泰在中国空军中获得了“攻不破打不烂的空中坦克”的美称，李永泰驾驶的战机返回机场时，发现中弹高达30多发，全机受伤56处，座舱盖都被打出了一个窟窿。
苏联航空军军长波罗夫专程赶来查看这架伤痕累累的战机，这位身经百战见过无数大场面的苏联军长看完后竟然激动地伸出大拇指说道：“这不是飞机，这是空中坦克。”
不过，米格-15的逃生系统设计不太好，弹射系统步骤繁琐，有很多不可颠倒和不可遗漏的环节，多次造成飞行员跳伞失败。例如志愿军空17师在1952年3月由米格-9改装为米格-15，进驻丹东大东沟（浪头）机场，开始参加抗美援朝作战前。至当年9月的半年里，空17师被美军击落10架米格-15，在这10次跳伞的飞行员中，7死3伤，无一人安全平稳着陆。
志愿军空军凭借顽强的作战意志打出了一条震惊世界的“米格走廊”，并且迫使美国空军下达这样一个无奈的命令“美军战斗轰炸机以后不许在米格走廊内进行封锁交通线的活动，只能对清川江与平壤之间的铁路线实施攻击。”
为了遏制中朝联合空军和秘密参战的苏联空军创造的米格走廊优势，美国远东航空军开始使用伏击战术，袭击我志愿军空军进行降落的战斗机。
美军利用侦察机和电子干扰机等飞机的配合，经常派出F-86战斗机，躲在我军机场附近，伏击正在起飞或降落的米格-15。
后来，美军还启用了一件秘密武器，就是美国空军安全勤务处的无线电监听站，其中第1机动无线电中队C分遣队驻于金浦机场，配合同一个基地的第4战斗机联队，专门监听苏中朝空军活动的无线电情报，除了该部队自己的中文专家，另外还有12名熟谙中文的旧日本军队航空情报员，监听站24小时轮班监听志愿军空军的通话，并有电话专线直通附近的战术空中管制中心，为指挥中心提供近乎实时的空中情报。
这一监听站在战争期间发挥了重大作用，尤其是能够监听中朝飞行员起降阶段的无线电联络，实时通知附近埋伏的美军战机，我军的很多战机是在起降接乱被击落的。
美军航空兵频繁偷袭我志愿军返回机场即将降落的飞机，此时的志愿军战斗机弹药和油料基本耗完，快到机场的飞行员容易放松警惕，飞机速度减慢最容易击中。为此，志愿军空军吃亏不少。为此志愿军针锋相对地进行了高炮反伏击战，在战机降落航线上大量部署高射炮，探索出空炮协同作战，例如大孤山机场，美军飞机在1952年6月以后连续被我方高射炮击落，于是再也不敢来偷袭大孤山机场了。
初生牛犊不怕虎的志愿军空军，在战争中击落了多名美军王牌飞行员，包括王海击落了日后成为了美国空军参谋长的加布里埃尔，乔治-戴维斯，中国飞行员韩德彩击落了双料王牌的哈罗德-爱德华-费席尔，张积慧击落了美国空军第334中队中队长乔治戴维斯中校。
最后一位确认曾被我方击落的美国王牌飞行员，是蒋道平击落了美军王牌飞行员，有着"首席三料王牌"称号的飞行员麦克康奈尔。曾经击落16架米格-15战斗机的美国三料王牌麦克康奈尔，在1953年4月12日，被志愿军飞行员蒋道平击落以后，于黄海上空跳伞，迅即被美国直升机救起，就是海上直升机救援的最早经典战例。
该战绩直到2001年才得以确认。在抗美援朝战争期间，蒋道平升空作战七次，共击落美军F-86战斗机5架，击伤2架。1983年担任空四军副军长的蒋道平离休，后来发挥余热，主动到上海同济大学做了一名清洁工。后来他的英雄事迹被披露以后，人们才发现，原来当年的空战英雄居然就在身边，因此蒋道平也被人们称为现实中的“扫地僧”。
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