1943年10底6架第4大队的P-43进驻恩施机场，目的是要支援常德会战，11月27日日本陆航大批飞机空袭常德，中国空军第4和第11大队的P-43和P-40前来迎敌，当日有一架日军钟馗战斗机在追打一架P-40时被一架高速俯冲的P-43击落，日军飞行员平井敏文阵亡而中国飞行员刘尊安全飞回梁山机场。P-40战鹰美制P-40战鹰是抗战中后期对抗日机的主力，它原本是英军不要的装备，但来到中国后反而证明了自己的价值，中美混合团巧合地采用了与德国近似的俯冲战术，得以多次击落日机 造就了大批空战英雄。
地面由国民革命军士兵守卫的P-40飞虎队(American Volunteer Group -AVG) 的P-40机首处通常会画上鲨鱼大嘴和利眼，原本用意是令其状似鲨鱼。此创意是沿用自北非RAF澳大利亚籍部队P-40的涂装。中美空军的P-40曾参加常德会战和衡阳保卫战等战役，长期和日机（如日本陆军的一式战斗机‧隼）争夺制空权。
之后成本相差不多但性能远超其上的P-51野马式来华参战，以坚实可靠作为其存在价值的P-40便逐渐退出护航与制空任务、专司密接支援与物资破坏等对地任务。P-51D战斗机在中国战区方面，1943年首批早期型的P-51B野马进驻中国昆明交给美国驻华空军（AVG，也就是俗称的"飞虎队"）。之后在1944年中美混合团第十四航空军开始也使用P-51B，在1945年大批P-51C、D和K交付到中国空军手上。
随着野马式的到来，中美空军渐取得中国战场的制空权，因为日机之中几乎可说无一机种是野马的对手，日军为此派出他们最新锐的四式战斗机"疾风"来华参战。疾风虽然曾因为数量优势短暂的取得均势，但最后仍在压倒性的单机性能的劣势下被野马机队打退。野马和日机最后一次空战发生在1945年5月31日的南京上空。中国空军的16架野马对上30架日军的三式战斗机飞燕，野马占尽速度优势从高空俯冲攻击，演变成了单方面的空中屠杀，最后中国空军以少胜多。
中美空军的野马更主动出击，对驻湘北和武汉以至远至台湾的日军作出空袭，护送轰炸机轰炸日军目标后，野马都会在低空以机枪扫射漏网的日军。1945年初，美国海军陆战队攻下硫磺岛后，P-51也进驻岛的上的机场以为轰炸日本的B-29轰炸机护航，同年8月15日，日本战败投降，8月21日，野马负责押解日方代表乘坐的飞机到芷江投降，中国抗战获得最后胜利。
抗战胜利后，国民党把P-51用于国共内战，1948年9月23日一架第4大队的P-51由北平起飞到吉林四平机场由解放军接收，之后又有两架，1948年解放军又在锦州找到几架，同年11月解放军成立了第五修理厂，先后修理了36架，令解放军可用的P-51达到39架，当中大部份是P-51D，其余是P-51K。1949年10月1日中华人民共和国成立时总共有9架P-51参与开国大典。
