1937年8月13日，淞沪会战爆发。高志航主动请缨，前往南京参加空军高级将领会议，领受飞往杭州笕桥轰炸日军第三舰队的任务。与此同时，日本海军第三舰队司令长谷川清计划空袭杭州、南昌、虹桥等几个中国机场，一举摧毁中国空军。当时正值台风过境，中国空军决定主动进攻，于8月13日出动飞机76架次，分9批轰炸了日军司令部、弹药库、登陆码头等重要军事目标。

气急败坏的长谷川清命令驻台北的18架“九六式”陆上攻击机于8月14日14时50分出动，空袭杭州笕桥机场，企图摧毁中国空军力量和机场设备。

中国空军第4大队第21、22、23中队由河南周口飞往杭州迎敌，经过恶劣气象条件的长途飞行，油料将尽，准备在笕桥机场降落。18时10分，杭州发出空袭警报。由于没有通讯设备，此时雨中的高志航只能以喊话、手势等命令降落的战机再次起飞，利用最后一点余油拦截日机。而高志航本人迅速跳上美制霍克-3型飞机，率领空军第4大队升空迎击，不到30分钟的战斗，缔造3比0的战果，首开对日抗战空战全胜纪录，被誉为“空军战神”。

“八一四”空战告捷，打破了“日本空军不可战胜”的神话。8月15日和16日，中日空军在南京、上海、杭州等地再次展开大规模空战。中国空军分别击落敌机17架、8架。之后，高志航又屡建功勋，晋升为空军上校驱逐机部队司令，直辖3个驱逐大队，并兼任第4大队大队长，第4航空大队亦被命名为“志航大队”。

1937年11月21日，高志航奉命赴兰州接收苏联援华战机，转场至河南周口机场时，部队遭遇敌机空袭。战友们劝他暂时避一避。他说：“身为中国空军，怎么能让敌人的飞机飞在头上？”就在他们准备起飞迎敌之时，密集的炸弹从空中投下，高志航被炸弹弹片击中牺牲，时年30岁。

高志航牺牲后，1937年11月22日，高志航追悼会在汉口举行，国民政府特追授其少将军衔。汉口上万群众自发上街致哀。张学良称其为“东北飞鹰，空军战魂”。

周恩来评价高志航“是中华民族的英雄，为抗日牺牲的，为民族牺牲的”。中共在延安也举行了纪念“八一四”空战大捷座谈会，纪念高志航及其战友的英雄事迹。

2014年9月1日，高志航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。

（张静生）