52年9月20日，空2师飞行员何中道、李永年在上海长江口上空击落美空军B-29轰炸机1架，首创我国空军航空兵国土防空作战史上击落敌机的战例。1955年1月，空军航空兵首次与陆、海军联合作战，一举解放一江山岛。1958年7月，空军航空兵歼击部队入闽作战，从空军手中夺得台湾海峡的制空权。在国土防空作战中，我国空军航空兵击落入侵美军飞机24架，击伤3架，捍卫了祖国的尊严。
20世纪50年代中期，我国空军航空兵装备了国产歼-5亚音速喷气式歼击机和歼-6超音速喷气式歼击机。60年代，空军航空兵先后装备了国产歼-7歼击机、强-5强击机、轰-5和轰-6轰炸机。80年代，空军航空兵先后装备了国产歼-8和歼-8Ⅱ高空高速歼击机。90年代以来，我国空军航空兵先后装备了从俄罗斯引进的具有世界先进水平的苏-27歼击机和苏-30歼击轰炸机，我国自行研制成功的轰-6U空中加油机也加入了空军航空兵序列，使中国空军航空兵可以超远程、高速度、全空域、大纵深、超视距范围作战，标志着我国空军由国土防空型向攻防兼备型的战略性转变。
近年来，我国空军航空兵瞄准未来高技术战争，改革训练模式，普及了模拟训练