，构成立体纵深的空战态势。
１２点左右，飞入武汉上空的日机，见中苏空军已排好队形迎战，急忙掉头回窜。中苏空军近五十架驱逐机扑向日军机群，击落几架日机。其余日机掉过头来，正要激战，中国另一个机队赶来增援，又连续击落几架日机。苏联飞行员古班柯击落一架日机，机枪子弹打光了。还不愿撤离战场，开足马力，向一架日机猛撞，将它的机翼撞断。失去一条机翼的日机一头栽向地面。古班柯驾驶负伤的飞机安然返回。
这次空战击落日机十四架。作家老舍描写了当时的盛况：“看到敌机被我机打伤，曳着黑烟逃窜，走着走着，一团红光，敌机打几个翻身，落了下去，有多么兴奋、痛快呀！”
至此，中苏空军在武汉上空与日军进行了三次大空战，共击落日机四十多架。６月５日，国民政府在汉口举行隆重的追悼大会，悼念在空战中牺牲的空军官兵。武汉三镇万人空巷，人们涌向会场默悼。中共中央代表参加悼念，周恩来代表中共中央驻汉办事处献上花圈和写着“义薄云天”的横幅，挽联上写的是“捐躯报国”。
武汉空战的胜利，当然应该感谢苏联雪中送炭。苏联空军志愿队支援中国抗战，始于１９３７年１０月。从苏联阿拉木图经中国兰州到汉口的航线开通以后，就有二百五十四名苏联飞行员和机械人员组成第一批苏联空军志愿队，分别由马琴和库尔丘莫夫率领，驾驶二十一架СБ轰炸机和И－１６战斗机来到中国。１０月２１日，由四百四十七人组成的第二批苏联空军志愿队，在阿拉木图集中，出发来到中国，与第一批人员共同组成四个大队，拥有一百二十四架飞机。１１月，波留宁率领第二批СБ轰炸机来到中国，驻扎汉口机场。１２
月底，由勃尔盖维森斯基率领的И－１５战斗机大队分三批来到中国，驻扎南昌机场。武汉和南昌成为苏联空军志愿队的中心基地。