陈纳德一开始工作，见到当时的中国空军是很不满意的。这支空军害己胜于克敌，完全控制在意大利人手中。据说有500架飞机，但能飞的还不足100架，腐败之风太盛。陈纳德一针见血地指出：“意大利人简直是在竭尽全力危害中国。”
他还笔录了一些细节，在后来的回忆录中又重新加以了整理。他说：“意大利人尽管在中国航空界掀起了一场很大的风浪，他们在加强中国空军实力方面，实际是一无所成。意大利人在洛阳创办的空军学校是独一无二的，每一个空军学生只要习完正式驾驶的训练课程，不问其能力如何，都可以毕业。中国的空军学生，乃系由中国的上层阶级的家庭选拔出来的；当他们被美国人主持的杭州空军学校淘汰出来时，便引起他们的家长对蒋委员长的抗议，使他苦恼万分。而现在意大利人的这种教育方针，刚好解决了这个中国的社会问题，却毁了中国的空军。”
又说：“中国航空委员会的离奇古怪的办事方法，也是意大利人定下来的。从来没有一架飞机因任何原因而在正式簿册上注销。有些飞机已经全毁，已经折毁或者竟完全是废物，可是仍列在飞机的簿册上，因此在纸面上看来，空军的实力简直惊人。其结果是当中国抗战开始时，航空委员会簿册上登记的飞机有500架，但是只有91架可用以作战。”这是陈纳德在视察一周后所发现的情况。“他既厌恶又懊丧。"我对这里的情况感到可怕。要是我不愿为中国服务，我会回家去的。"
他在日记中写道，"空军对战争一点也没准备，我会尽力而为，并助以一臂之力"。
7月7日陈纳德去参观洛阳的意大利航校时听到日本人攻打北京附近卢沟桥的消息。后来的事态表明中日战争的开始。陈纳德立即致电蒋介石：他愿以任何身份为中央政府效劳。”端纳向陈纳德介绍了当时中国政治生活中的事实，“从孙中山创建共和国开始，谈到了蒋介石如何上台及其出身，详细介绍了宋查理一家……还介绍了各军阀以及其中一些可能忠于中央政府的军阀……还扼要介绍了少帅张学良绑架蒋介石、蒋的被释放和少帅的政治流放”。端纳对陈纳德说：“委员长是权欲熏心的，必要时，他会狠心的，可他是一个爱国志士。至于蒋夫人，尽管她是个妇道人家……却像钢铁一样坚强。她像委员长一样，在政治上很有抱负，权欲极强。打赢战争对她来说是至高无上的事。你只跟委员长和夫人打交道，其他人都是听命于他们的。”据“飞虎队”成员回忆：“陈纳德在中国期间一直遵循这些忠告。”
接着，宋美龄邀请陈纳德赴江西庐山参加了会议，陈纳德第一次同蒋介石打交道。
陈纳德同忆说：“蒋委员长在他那座平房里挂着帘子的走廊上接见我们。这座平房，隐在松树丛的阴影之中，蒋夫人向他介绍了我。他微笑着以西方的礼节与我握手相见。牯岭这一会议，建立了我和蒋委员长之间的良好关系，以后不论遇着怎样棘手或者不愉快的问题，他总信赖我供给他坦白的事实；只要我能使他相信我的建议于抗战有益，他无不采纳。与他共处时，我似乎成了他衡量是否于抗战有助的惟一准则了——当我使他相信这对于美国驾驶员的救助和获得目标情报有必要的时候，他甚至让我和共党以及其他党派的领袖直接往来。”
“飞虎队”成员杰克·萨姆森在《陈纳德》一书中写道：“几天后他第一次同委员长打交道。他同翅膀不硬的、只有5年历史的中国空军司令毛邦初一起被召到牯岭避暑胜地去开会。委员长在他平房的装有纱窗的平台上接见了两人。蒋夫人也在座。蒋开门见山，用中文向毛说得很快。蒋夫人翻译。”蒋介石要听听陈纳德的意见，“陈纳德开始谈了。他告诉委员长在最近视察中所见到的情况。他谈到意大利人所造成的损失和空军糟糕情况。他说到应该按美国方式来训练驾驶员，需要用什么型号的飞机来对付日本人。他谈到要搞一个地面警报网和建立新的简易机场。他没有把眼睛从委员长的脸上移开。他说完后，委员长站起来望着他，慢条斯理地点了一下头，离开了平台，进入了小屋。夫人也点了一下头和笑了一下。陈纳德赢得了蒋的尊重。在他以后同这个统治者的密切交往中从未丧失过这种尊重”。1937年7月26日，陈纳德给宋美龄(当时为航空委员会秘书长)寄去了他任职的合同书。于是，陈纳德就在宋美龄的手下(当然亦是在蒋介石的手下)投身于中国的抗战。
第一，陈纳德参与上海、南京、武汉的对日空战。“八一三”淞沪战役爆发后，“蒋夫人问陈纳德该怎么办。空军的飞机已从开封调来保卫南京。陈纳德知道，炮弹是从停泊在黄浦江上的日本军舰上发出的。这些军舰向正在进攻的日军提供炮火支援。蒋夫人要中国空军拿出计划来，可是没有人知道该怎么组织战斗。在美国陆军航空队里搞了20年战术训练的陈纳德此时确是如鱼得水”。在《陈纳德》一书中有这样几段文字：他决定将他的寇蒂斯鹰式飞机派去作战，对付日本轻型巡洋舰的俯冲轰炸机，把诺思格普的轻型轰炸机派去对付设在“出云”号重型巡洋舰上的日本海军司令部。这些舰只都停泊在黄浦江上。
陈纳德驾驶着一架鹰75式单翼战斗机——是蒋夫人为他买的——从南京沿江而下来观察这次空袭。
那夜在南京，陈纳德在日记中写道：空袭甚差。丁领导的第五组几乎炸沉了英国的“坎伯兰号”。第二组朝外国租界又扔了颗炸弹。第四组在杭州附近打下了几架日本轰炸机。日本人袭击时丧失了12架飞机。
翌日，日本人首次空袭南京。中国的追击机在云层上面嗡嗡作响，等待着来犯之敌。这场不宣而战的战争已经打了起来。日本人开始升级并认真进行轰炸。中国人使用其所拥有的有限空中力量尽力加以还击。尽管在飞机数量和型号方面存在极大的悬殊，中国战斗机驾驶员只要一息尚存，干得很好。
陈纳德投身于保卫中国的机场和城市。他根据他的麦克斯韦尔空军基地的老计划。在上海-杭州-南京这三角地带组织了一个地面电话警报网。日本人在没有护航的情况下对南京接连三天进行袭击。他们一下子损失了54架轰炸机。日本人第三次企图空袭南京时，中国驾驶员打掉了13架轰炸机中的7架。从此日本人再也不敢夜袭南京了。
他沉湎于艰苦的战斗，连家都很少顾得上。他为年轻的中国驾驶员的损失感到难过。中国驾驶员不顾敌强我弱，成百上千地英勇献身。许多人不愿从打坏的飞机中跳伞，认为这样做有失面子。
日本轰炸机一有机会就全力轰炸汉口。它们当时有第一流的战斗机护航，因此，中国战斗机驾驶员损失惨重……冬末春初，日本人日益接近汉口，人心日益沮丧。中国空军几乎不复存在，只有让俄国人来从空中保卫城市了……1938年春，唯一使陈纳德感到汉口有一线光明的是4月29日天皇生日时的日本惨败。俄国人痛击日机已有几周。陈纳德知道，日本人会在天皇生日那天进行空袭，所以他要有所准备……陈纳德派了20名驾驶员用俄国战斗机巡逻城市南边上空，并命令他们拖住日本战斗机，使它们消耗大量汽油。在东边，40架俄国飞机埋伏在高空，等待日本人折回芜湖基地……(日本)39架飞机中，有36架给打下……第二，陈纳德在昆明训练中国空军。武汉失守以后，“蒋夫人面对失败，仍想保存她的一部分空军。至少可在中国内地保持一个不断训练的计划以便与日本机群作战。她命令陈纳德驱车去湘西的芷江，用剩下的几架鹰式飞机成立一所航校”。结果，不得不放弃该地，陈纳德在那里呆了几周。“那里有3架鹰式飞机和几个中国士官生在受训。不能洗澡，没有电，只吃中国的乡下饭菜。但将军喜欢这样的饭食，所以他并不挨饿。他晚上靠着一盏油灯打牌。
反正，除了吃睡，没多少事可做。”于是，陈纳德给正在香港的宋美龄打电话报告情况，宋美龄要陈纳德去昆明，“尽力把8月间已开始筹建的航校办起来。
学校能招募多少年轻的中国士官生，就培养多少。她说，不管要付出多少代价，仗还是要打下去的”。陈纳德在昆明认真地训练中国的空军，并开始建立了一个复杂的地面空袭警报系统。陈纳德回忆说：“日本对于让中国在不受困扰之下孕育一支空军多少存点畏惧，天气良好，日本飞机似乎每日必空袭昆明。我们在昆明，机场仅有教练机及很少的短程高射炮。在昆明，我们的空军训练须在黎明或者下午四五点钟，因为这两个时间空袭较少，敌人轰炸机炸死军营中的受训学生，炸毁我的房子及炸毙数千市民，我的办公室几遭粉碎。
第三，陈纳德组织和领导在中国的美国志愿空军“飞虎队”对日作战。1939年10月陈纳德回美国休假，1940年2月重返中国，宋美龄和端纳在香港启德机场迎接他，并向他介绍了他不在期间所发生的一切。“(2月12日)晚上8时30分他遇到他们时，夫人还像以往那样美丽，穿着一件黑色大衣，围着一个貂皮领子。
夫人在介绍空军训练计划时，端纳没有说话。计划进行得不妙，原因是缺乏驾驶员和飞机。好在中国空军已得到一批鹰式75飞机，并已部署在中国的各个空军基地。他们来接他因为他是他们的朋友，希望他能从美国带来一些令人鼓舞的消息，但是，陈纳德没有什么可告慰他们的。”1940年夏天开始，日军飞机对重庆实施轰炸，这一年10月中旬，蒋介石与宋美龄派陈纳德赴美国帮助宋子文(此时宋子文已以中国国防供应公司行政长官名义在美国力求为中国争取到尽可能多的各种物资)，蒋介石、宋美龄给陈纳德的任务是：“尽力弄到更多的美国飞机：战斗机和轰炸机以及驾驶这些飞机的驾驶员”。蒋介石对陈纳德说：“设法照你的意见去实现这个方案，尽最大力量去买飞机及雇用美国驾驶员。”陈纳德一到华盛顿所办的第一件事是把他收集到有关日本战斗机的情报材料交给陆军情报部门。11月1日。他在华盛顿V街向宋子文的中国国防供应公司报到。1941年夏，陈纳德完成了蒋介石、宋美龄交给他的赴美使命而重返中国。这一年7月开始，美国空军志愿队(中国人把它称为“飞虎队”)赴中国参加抗日战争。“日本飞机对昆明和重庆轰炸了一年多，未曾遇到任何抵抗。1941年12月20日却大为吃惊，他们与保卫昆明的机头上涂有鲨鱼头的P-40飞机遭遇了。美国志愿航空队利用他们的重型飞机实施快速俯冲，使三菱Ki-21型双引擎轰炸机遭到灭顶之灾，日机仓皇逃回河内基地。此后几个月时间内，美国志愿航空队战功赫赫，闻名世界。”1942年初，宋美龄同蒋介石在昆明巡视，2月28日，宋美龄在欢迎自印缅归来的陈纳德及其“飞虎队”的宴会发表了讲话。讲话一开头，她说：“在中国国运最严重的关头，你们带着希望和信仰飞越了太平洋来到中国。因为这个缘故，不仅我国空军，而且我们全国都展开双臂来欢迎各位。委员长适才曾道及你们光辉和英勇的事迹，他并且赞誉飞虎队为举世最勇敢的一支空军。”接着，宋美龄大加赞许陈纳德说：“陈纳德上校在五年来的抗战中已经作了积极的努力。各位很知道陈上校的为人。你们知道他是多么值得钦佩的一位司令官，他又是如何的大公无私。我对他唯一不满之处就是他对于个人的工作从未感到满意。我再冒昧的说一句，不管现在的工作是多么繁重，他还是以为你们要做得更多。”最后，宋美龄说：“战争并不是端赖装备、枪炮、步兵或空军的；主要是靠精神或士气。当我一走进这间屋子时，我立即感觉到你们是多么精神抖擞。
现在你们打了仅仅几个月的仗，就充满了热忱和血气。这是一种好现象，但是更要紧的便是一天天的更加坚强，同时不论情形怎样，不能消极下来。因为当你们翱翔天空时，你们无异是用火焰在空中写出一些永恒的真理，给全世界都看到：第一，中国人民大无畏的勇气，第二，中国军队不屈不挠的精神，以及第三，中华民族永存不灭的灵魂。因此不论你们做什么事，或到什么地方，永远记住这就是你们不惜远涉重洋来扶持的中华民国。”珍珠港事件发生后，美国对日本正式宣战，在中国作战的美国空军志愿队编入美国陆军航空队。第四，陈纳德任驻华空军指挥官，指挥美国驻中国空军特遣队对日作战。
