主任。从此，空军脱离军政部独立。1936年2月，蒋介石改派周至柔为主任，大权则操控在秘书长宋美龄手中。早在“九一八”事变爆发前的1931年4月19日，蒋介石在日记中就写道：“现在我们中国陆海空军处于各帝国主义者的包围压迫之下，交通这样的不便，觉得国土面积格外的广大，同时更觉得国防的格外重要了。总理常常说，我们学外国人的科学，要迎头赶上去，这句话对于航空更是重要。”1931年5月，国民政府军事当局草拟了《拟定空军与陆海军联合作战方针》，其中提到：“吾国东邻日本，北接苏俄，一旦国交决裂，则战争继之……昔日战争在于陆面，近代则移至海上，将来必在空中。孰能在空中领先便即为国际政局之霸主。近几年来日俄两国对于空中之发展不遗余力，其空军兵力日本约1000架，苏俄约1400架，将来侵略吾国势将以此为嚆矢，是以我国五年内之国防建设实不容再缓。”
国民政府军事当局在1931年制定的《空军作战防空计划》中就设想建设三种类型的航空队共36个中队，所需飞机405架。1932年“一·二八”事变期间，鉴于日本海军航空兵在上海以及周边地区不断进行空袭，更加强了国民政府军事当局防空建设的紧迫感，也加快了统一中国航空力量的步伐。1932年6月，在国民政府军事委员会制定的《空军五年建设及防空计划》中，认为空军兵额的配置应当考虑到中国领土的辽阔以及作战的方针，同时也要考虑到国家财力的允许以及预想敌国的航空状态。该《计划》明确将日本的航空力量作为中国追赶的目标，但考虑到国家经济建设的现况，提出最初五年内起码建设56个航空队（共672架飞机）的规模才不致使日本空军横行无忌。
这个计划以及1933年军方制定的空军三年建设方案，反映出当时中国对日本侵略越来越强的忧患意识，不过其设定的建设目标远远超出了国民政府所能承受的范围。当时国际上军用飞机与附带装备每架平均为12万美元，五年内要实现672架飞机的目标，就当时国民政府的财力而言显然非常困难。事实上，国民政府积极发展空军的计划在实践中遇到的困难还不止这些，首先是中国自己并不具备飞机的自行研制和生产能力，从国外采购又受到经费的制约。此外，航空人才的培养能力也严重不足，航空委员会主任周至柔对此总结道：“中国航空建设步骤之先后，较之欧美颇有不同，欧美航空先进国家，均先有器，而后施于用，我国则先欲致其用，因以求其器，故其建设之计划，不能尽如预计，而苦多纷更，其进展之过程，不能尽合预计，而苦多周折。”
到全面抗战爆发前，全国共建有航空工厂5处，其中最早创办的是1934年与美国合资经营的中央杭州飞机制造厂（中文简称“中杭厂”，设于杭州笕桥）。该厂在正式投产后的三年间，修理、组装和制造了包括“道格拉斯”教练机、“霍克”战斗机、“弗利特”教练机、“雪力克”截击机和“诺斯罗普”轻型轰炸机等机型的飞机共235架，成为战前国民政府修造飞机最多的厂家。其所修造的飞机在抗日战争初期发挥了重要作用。
此外，战前国民政府建立的飞机制造厂还有4处，分别是：中国和意大利合作建立的南昌中央飞机制造厂、中国和德国在江西萍乡合办的中国航空器材有限公司、广东韶关飞机制造厂和海军部上海高昌庙飞机制造厂。中外合资的飞机制造厂家在技术上存在很强的对外依赖性，重要的部件基本上全靠进口。对此，周至柔这样总结：“十年以来，对于航空器之制造，虽无明显之成就，然而未雨绸缪，政府早注意经营，学术研求，更不遗余力。”
中日实力对比
1936年8月，蒋介石政府进行了空军大整编，将航空部队统编为6个空军军区、9个大队、30个中队。其中第1、2、8大队为轰炸机大队，第3、4、5大队为战斗机大队，第6、7大队为侦察机大队，第9大队为攻击机大队。而实际上，抗战前夕成立的只有南京第一、武昌第二空军部。总计约有600架飞机，而真正列入编制的只有296架，有机场100多个。飞机大多从西方进口，主要从美国、意大利、德国、法国等国购进，其中有的机型已经过时，有的性能很差，面临淘汰。当1937年宋美龄以中国航空委员会的名义，聘请美国空军退役军官陈纳德来华考察中国空军的状况，以帮助中国制定航空发展计划时，陈纳德评论当时的中国空军是“一个绳索的尽头”，而笨拙的中国飞行员驾机在空中，犹如“射击游戏中没有上发条的鸭子”，只有挨揍的份。
中国空军的主力机种是美制“霍克三型”（60余架）与“霍克二型”战斗机（10余架）。从二战后期的机种划分看，这种机型只是一种“地面攻击机”。蒋介石政府买这种飞机主要考虑用作攻击地面目标，例如对付红军，等到与日本战斗机进行空战时，就显得笨拙了。
日本在强烈的扩张欲望驱使下，倾其全力，加速航空业的发展，三菱、川崎、中岛、石川岛、川西、爱知等一大批飞机制造公司应运而生。日本的军用飞机原来都从英、法等国购入，本国的飞机制造业大体上在20世纪30年代初成型，此后日本从仿制、改制、稳步发展到半国产化再过渡到完全国产化，能根据自己独立设计的图纸批量制造军用飞机，并以“皇纪”为自己制造的军用飞机排序号。1935年是日本皇纪2595年，他们制造的军用飞机就称为“九五式”，前面则常冠以开发和主要制造厂厂名，如“川崎”“中岛”“三菱”等。三菱公司在20世纪30年代前期连续推出性能优良的九六式中型陆上攻击机、九三式双发动重型轰炸机、九六式舰载战斗机、蛇式四发超重轰炸机等。其中九六式舰载战斗机最大时速450公里，在同代舰载战斗机中是最快的。中岛和川崎两家公司也生产出了九一式和九二式两种陆军战斗机。自“七七”事变到1940年5月初，日军所用的飞机主要是“九五式”“九六式”两个系列的军用飞机。此后，战斗机“零式”登场，一直用到战败。日本军事评论家平田晋策非常骄傲地评论道：“航空工业虽可称为空军之母，可是日本从前却只能羡慕欧洲各国和美国的繁盛。到了现在，日本的制造技术终于渐渐地追上了欧美各国，而达到军需工业独立的地位了。”