Операция была проведена 26 июня. Первая группа заходила с северо-востока (девятка G3M в сопровождении 18 А5М), вторая (9 G3M и 15 А5М) – с северо-запада, третья (девятка «бомберов» и пятерка И-96 А5М) – с юго-востока. Китайские посты ВНОС сработали крайне плохо, обнаружив только одну группу, да и то не в полном составе, и сообщили, что в направлении Ханькоу идет всего 18 японских самолетов. Западные источники сообщают, что в тот день 48 G3M и А5М попытались скрытно атаковать Наньчан. Наперехват в 10.30 и 10.35 в воздух двумя звеньями поднялись 6 советских «ласточек». Пока они связывали боем первую волну «бомберов», взлетели еще десять И-16 и восемнадцать И-15 советских добровольцев, а также 5 китайских И-16. В сильный дождь пилот «Кобинка» (вероятно, Губенко) сбил два А5М, обломки которых позднее обнаружили в Янцзычжоу и Цинчжоу. В 12.00 к наньчанскому аэродрому удалось прорваться шести А5М и трем G3M. Они сбросили на два ангара 12 зажигательных бомб. Были легко повреждены три СБ (бортовые №№ В-1506, В-1534 и В-1568) и один «Хок-III» (борт Р-1368). Японская морская авиация потеряла еще три"А5М, а один бомбардировщик ушел, оставляя за собой черный дымный след. Китайские ВВС потеряли по одному И-16 и И-15 (бортовые №N° Р-5379 и Р-3904, соответственно). Летчик А.А. Губенко выбросился с парашютом, а А.Д. Штурмин погиб. Советские источники подтверждают его гибель и говорят, что в том бою добровольцы сбили 7 японских самолетов.
Крупный воздушный бой над Нань- чаном произошел 4 июля. Как указано в «Боевых действиях истребительной авиации», «истребительная группа не успела собраться и набрать боевую высоту и поэтому вынуждена была принять бой разрозненными подразделениями». По воспоминаниям советских ветеранов, во второй половине дня по тревоге почти все взлетали одновременно – и «ласточки», и «чижи», и СБ. В том бою японцы применили довольно странную тактику, пустив вперед бомбардировщики без прикрытия, а истребители компактной группой пришли позднее, атаковав уже выходящие из боя с «бомберами» истребители ВВС Китая. В результате добровольцы потеряли 7 самолетов, еще два И-15бис (летчики А. Губенко и Н. Козлов) были сильно повреждены. С парашютом выпрыгнул Гридин, получил ранение, но смог приземлиться на аэродроме Ровнин, а Е. Владимирову пришлось на поврежденном И-15бис садиться на рисовом поле, где его самолет скапотировал. Погибли ст. л-т К.Т. Опасов, л-ты В.А. Кош- каров, Е.И. Сухоруков и С.А. Хрычиков. Относительно гибели Опасова существуют две версии. По одной, он выпрыгнул с парашютом, но японцы расстреляли его в воздухе. По другой, которую приводит врач М.К. Куриленко, «К. Опасов сбил японский самолет и собирался было приземлиться, но у самой земли вдруг вошел в крутое пике и разбился. Следов огнестрельного ранения на теле летчика не нашли, а покрытие на стабилизаторе и руле высоты оказалось простреленным пулеметной очередью». Были сбиты и три китайских летчика. По советским данным, общий счет боя был ничейным, т.к. удалось уничтожить 10 японских самолетов: 4 бомбардировщика и 6 истребителей.
Развивая наступление, противник расширял аэродромную сеть, а число китайских постов ВНОС уменьшалось. При этом сокращалось и время от момента оповещения до появления японских самолетов. Это вынуждало командование китайских ВВС держать истребители в готовности № 1, когда летчики дежурили в кабинах своих машин, что было очень утомительно. По воспоминаниям Н.Г. Козлова, приходилось постоянно сидеть «в самолетах под палящими лучами солнца, прикрывая головы планшетами». 11 июля самолет Н.Г. Козлова в воздухе подожгли, но он благополучно выпрыгнул.
Японская авиация продолжала атаки. Так, 12 июля 68 самолетов совершили налет на Ухань, сбросили более сотни крупнокалиберных бомб, убив и ранив около 700 человек. По утверждению японцев, в течение июля сопротивление китайской авиации стало ослабевать, тем не менее, в воздухе над Наньчаном и Уханем продолжались ожесточенные воздушные схватки.
В целом июльские воздушные бои складывались очень тяжело для добровольцев. В том месяце погибли 11 советских авиаторов – более 10% всех боевых потерь 1937-39 гг. (Для сравнения, за предыдущие полгода в боях и авиакатастрофах погибли 24 советских летчика- истребителя, еще 9 человек получили ранения). В воздушных боях были сбиты 39 истребителей, еще 5 разбиты в происшествиях.