在太平洋战争爆发前，蒋介石要求美国扩大对华经济援助的同时，一再电令宋子文呼吁美国政府增加军事援助，尤以空军为重。抗战初期，日寇有作战飞机2000多架，中国则不到500架，且缺乏弹药，中国在空军方面远远落后于日本。当时日军完全掌握了中国战场制空权，肆意对中国大后方狂轰滥炸，陪都重庆也难幸免。中国空军虽几经整补，又由苏联提供了近千架飞机，仍不敷使用，空军作战人员十分缺乏。1940年7月10日，蒋介石叮嘱宋子文向罗斯福提出从美国出售法国的各种飞机中，转让最新型驱逐机300架，远距离重轰炸机500架给中国。理由是每次我军之所以不能得到最后胜利完全因我空军数量对日不及百分之一，若能以飞机特别帮助中国，则抗战必能加速胜利。9月27日，宋子文要求重庆国民政府速告所需飞机种类、数目，发动机式样、机关枪、小炮等数目，并饬请美国退役上尉军官，担任中国空军战术指导的陈纳德拟定一个训练中国飞行员大纲，由美国协助训练飞行人员2000名，一部分由华侨中挑选，另一部分由国内初级飞行毕业者中选送。10月份，蒋介石派陈纳德到华盛顿协助宋子文一道工作，具体洽商购买飞机事宜。陈纳德花了许多时间与宋子文及宋的朋友们一起拟定一个采购清单，并设法从各个渠道购买战斗飞机。
1940年12月9日，宋子文对摩根索财长说：中国需要500架飞机。摩根索回答说，这等于要500颗星星。因为美国已经许诺向英国提供大批战斗机和轰炸机。英国一次就向美国订购14000架，不久又请求美国政府添购12000架，而美国飞机生产产量有限，各厂订货均超过1941年年底。
克莱尔·李·陈纳德，抗战时期美国援华空军飞虎队队长宋子文为说服摩根索，便将空军说帖递给摩根索阅示，力陈中国若能得到500架飞机就能牵制日军1500架飞机，遏制日陆、海军南进攻击太平洋群岛的利害关系，终于打动了摩根索，建议宋子文转告蒋介石，如中国空军即行轰炸东京、大阪的话，他可向罗斯福请示，从英国所订已制成最大最新式的72吨轰炸机，俗称飞行堡垒，拨给中国若干架，并可搭配若干架驱逐机保卫空军基地。宋子文随即向蒋介石报告并吹嘘，“自文东日（即1940年12月1日）为维持法币借款实数事与毛财长力争后，毛态度反加亲善，真所谓西洋人脾气”。
嗣后，宋子文、陈纳德和航空委员会副主任毛邦初加紧在美活动，购机之事进展较快。美国参、众院议员，币制度量表组主任Somers透露，美国财政部拟建议今后美国每厂出飞机100架，美国分45架，英国分40架，中国分15架。12月20日，宋子文等人再次与摩根索财长洽谈，摩根索答应，美可先让购飞行堡垒12架，条件是1941年2、3月间轰炸东京。驱逐机因生产不够分配，尚须待筹划。24日，宋子文前往拜访美国海军部长诺克斯。诺克斯告诉宋子文经海、陆、财、外四部会商，可同时让购驱逐机100架。
1941年元旦，摩根索约见宋子文、陈纳德，正式答复说，飞行堡垒经陆、海军两部研究结果，如无足够的驱逐机掩护不便使用，暂时搁置。可先让购P40式驱逐机100架，配件俱全。它们是由美国柯蒂斯——赖特公司制造的一种体积小、速度慢的战斗机，英国人嫌这种飞机已经落伍，而希望得到型号较新、速度较快的美国飞机，他们将获得更好的飞机。
三个星期后，第一批36架飞机整装待运。宋子文考虑到当时国际情形严峻，担心由太平洋运华，有被敌机截获的危险，取道大西洋又怕德飞机轰炸。为求稳妥办法，宋子文便雇用了曾将“沃尔蒂”飞机卖给宋美龄的威廉·波利。波利建立了一个“中央飞机制造公司”，负担承运工作。这批飞机先用板条箱运到缅甸仰光海口，然后进行装备。主要用来掩护滇缅公路的车队和保卫重庆。
中国空军飞机缺乏，训练有素的飞行人员更是奇缺。宋子文开始招募美国空军志愿来华人员的外交活动，以加强中国空军。
1907年美国制订的一项法律规定，“宣誓效忠任何外国”的美国人将被剥夺国籍，因此，要招募美国作战飞行员为中国驾驶飞机而又还不违背这项法律并不是个简单的问题。美国务院1936年曾搬出这项法律，把它当作制止美国人去西班牙作战的武器。如果现在要到华盛顿公开招募航空队飞行员，难免引起国内外纠纷与注目。
宋子文等经过与摩根索等人商谈，建议采取由军部默许，在现役中以高薪聘请，外交部准其出国，但不执行美军部命令的办法。1941年4月15日，接受了宋子文所提要求的罗斯福悄悄地答应下一道行政命令，允许军事人员辞职，同波利的中央飞机制造公司签订合同，参加陈纳德组织的美国空军志愿队，到中国与日军作战一年，此后他们还可以重新回到他们原来在美国军队的岗位上。招募人员到陆军、海军和海军陆战队的基地去征订合同，答应给每个应征者月薪750美元，外加旅行津贴，住房和每年30天薪饷照发的假期。中央飞机制造公司同意每击落一架日军飞机发给500美元奖金。美国政府为到中国参战飞行人员换发了新护照，把他们的身份写成旅游者、学者、推销员、演员、银行家和传教士。为了尽可能表示是“民间事业”，陈纳德担任了中央飞机制造公司的“监理人”，志愿队飞行员则作为该公司担任飞机制造、修理、管理任务的员工。
其后，招募来的第一批人员，于7月10日由旧金山乘荷兰轮船前往新加坡。他们扮成学生、音乐家、农民等各种不同的身份，但消息还是被日本情报机关所侦破。日本在广播中恐吓道：“美国的空军志愿队已经起程前往中国作战，但这艘船永远到不了中国。”因此，宋子文乃请美国海军派指两艘巡洋舰护送到夏威夷，再由荷兰军舰接任护送到新加坡。然后转到前往缅甸仰光北方约270公里的开道飞机场集合，于1941年8月1日，正式成立了美国空军志愿队，共三个中队，有飞行、地勤人员270余人，飞机125架。
志愿军队在经过短期训练后不久，便开始对日作战。1941年12月20日，美国志愿大队的飞行员利用P40战斗机在昆明上空沉重地打击了三菱公司生产的kj—21型双引擎轰炸机，迫使日本飞机狼狈逃回河内基地。在以后几个月里，志愿队因功绩卓著而闻名于世。昆明的群众根据志愿飞行队所有飞机的机体前部漆有鲨鱼张嘴露牙图案，称志愿队为“飞虎队”。
蒋介石夫妇1942年初到昆明视察时专程看望“飞虎队”全体志愿人员，并在宴会上大加赞赏，美国报纸以头版新闻刊发。据统计，自1942年元月3日至同年6月20日，飞虎队员在云南、缅甸等地防空作战29次，进行侦察轰炸掩护等64次，出动飞机459架（次），击毁敌机75架，卡车112辆，该队仅伤亡30人，损失飞机68架。
1941年12月7日，太平洋战争爆发后，由于美国已经参战，美国志愿大队的任务改变了，飞行员的正常身份也得到了恢复。1942年7月4日，“飞虎队”改编为“美军驻华空军”，陈纳德恢复了现役，并晋升为陆军航空兵准将，以美国空军高级指挥官的身份留在中国。1943年3月，陈纳德的空军扩编为第14航空队，增加到飞机500架，陈纳德晋升为少将。这支航空队在整个抗日战争中击落、击伤日机2000余架，为世界反法西斯战争作出了贡献。