世界各地纷纷报道:中国空军军魂高志航首建奇功……全国各地、各团体纷纷发来贺电贺信。高志航受伤后先在汉口治疗又到庐山养伤，此时的他已由6年前刚到南京时的少校晋升为中校，10月份回到南京又荣升为空军上校，此时空军的少将也只有一、二人。随后任空军驱逐司令兼四大队大队长。

一天，日军两个大密集编队18架驱逐机袭击南京，高志航和刘粹刚各带一个队攻击敌人编队。他率先冲入敌阵首开纪录击落敌机，6架敌机紧紧咬住他不放，他使出制胜绝招，垂直俯冲后突然向外一翻跟斗，紧随俯冲的敌机失去高度后又被他咬住慌忙逃窜，他又击落1架后返回，创造了以一胜六的奇迹。

由于只有200多架飞机，损失后无法弥补。向国外订购已受禁止，原先订购的也因日军海上封锁无法进口，唯一的外援是向苏联购进飞机，高志航奉命到西北秘密接收飞机。

10月26日，日军150余架飞机轰炸上海大场守军。在兰州大雪中等待多日的高志航，再也沉默不住了，他不顾生命安危顶风冒雪闯过六千多米的六盘山自己试飞西安，2天的单机试航成功后，大编队的飞行却失败了，十几架飞机被风雪吹得天昏地暗，一下损失了6架飞机。上海失守的消息传来，他更加焦急难耐。他决心只在西安、周家口落地加油，从兰州直飞南京当天参战。然而，损失6架飞机的代价，南京方面令他不但在西安、洛阳落地，周家口落地后还要过夜，次日飞往南京。11月22日，闯过千险万阻的14架E—16终于到了周家口。然而次日南京连续几天大雨不停，他们一直等待着，殊不知日军已掌握有关飞机的情报。

11月28日，他们吃完早饭刚接到起飞命令不久，几十架敌机乘着拂晓飞抵机场上空。高志航第一个跑到机前跨上座舱准备起飞迎战，孰料第一次、第二次开车都失败了，炸弹在机场爆炸，他又命令军械长第三次开车，就在开车失败的一刹那飞机爆炸了；高志航连同14架飞机消失在一片火海中……这时，中国空军仅剩下两架能够升空作战的飞机。

数日后，他被追授空军少将，此时他30岁生日刚过了半年。