1937年7月7日卢沟桥事变后，中国进入全面抗战时期。8月13日，日军进攻上海，淞沪会战爆发。次日，早已在河南周家口机场待命的空军第4航空大队奉命急飞杭州笕桥机场和广德机场，护卫上海。第4大队22中队分队长乐以琴亦在其中，“以琴身为军人，今已抱定必死的信念，唯有精忠报国，为国捐躯是以琴今生的追求”。

1937年8月14日下午，日军木更津航空队偷袭笕桥机场和广德机场，企图摧毁中国空军主力。第4大队大队长高志航率队升空迎敌。乐以琴驾驶2204号霍克-3型战斗机与日军展开空中激战。十多分钟的空战中，第4大队击落日机3架，中国空军首战告捷。15日，不接受失败的日本航空队派出30余架战机直扑笕桥机场，第4大队再次迎战，击落敌机6架。这一次，乐以琴显示出其高超的战斗本领，一人击毁敌机4架。这次胜利使中国空军震惊了世界。21日，乐以琴再次奉命迎敌，于上海西郊击落敌机2架，乐以琴击落敌机的数量也升至6架，成为我国空军历史上的第一位王牌飞行员，而他也被冠以“江南大地之钢盔”“空中赵子龙”“飞将军”等雅号。

12月3日，日军在海空优势兵力掩护下，突破中国军队防线进逼南京。当时，中国空军仅有乐以琴、董明德能升空作战。且因历次空战受损，乐以琴的霍克飞机已无法起飞，他改驾菲亚特战斗机起飞迎战。以他二人之力迎战数十架敌机，可见战斗之艰辛。但乐以琴毫无惧色拼死一搏，战斗开始便击落1架日机，在他紧追又一架日机时，突被高空俯冲而下的日机击中油箱。飞机失去控制，向下坠落。紧急关头，乐以琴被迫跳伞。为躲避日军扫射，他冒险推迟了打开降落伞的时间。怎奈因开伞时间过晚，落地时头部受重伤，壮烈牺牲，年仅23岁。

乐以琴牺牲后，他的英雄事迹被编入课本；1939年拍摄的电影《长空万里》反映了他的事迹，电影公映时，社会反响强烈，鼓舞了中国人民抗战必胜的决心和信心。

2014年9月1日，乐以琴被列入民政部公布的第一批300名著名抗日英烈和英雄群体名录。2016年8月31日，乐以琴铜像在四川省雅安市雨城区张家山公园落成。