1941年12月20日，一个决定性的时刻终于来到，美国航空志愿队第一、二中队驾着P－40战斗机，在地面情报网的协助下，凌空而起，与飞临昆明上空的日本飞机展开激战，陈纳德坐镇指挥，战斗仅持续半个小时便告结束，打落敌机6架，其余落荒而逃。自此以后，志愿队每战必胜，几个月后，日本空军再也不敢袭击昆明。志愿队声威大震，令世人瞩目，被誉为英勇善战的“飞虎队”，陈纳德成为举世闻名的空战英雄。
但是，这还不是飞虎队最好的纪录，最辉煌的是在1941年底至1942年3月间，历时10个星期在仰光上空的浴血奋战。在缅甸上空“飞虎队”只有5～20架可用的P-40飞机可以参战，同日本飞机的比例是1 14，但交战结果，击毁日机217架，击伤43架，而“飞虎队”在空战中仅损失4名驾驶员和14架飞机，创下了空战史上无人能及的骄人战绩。陈纳德不同于传统的战略战术在中缅战场得到发挥，并取得了巨大成功，证明了自己是美国空军中最优秀的指挥官。
1942年4月美国陆军部决定把志愿队归并到陆军航空队中去，陈纳德晋升为少将指挥官，继续在中缅印上空奋战。
1943年5月10日，美国宣布成立陆军第14航空队，任命陈纳德为司令员，负责中缅印战场盟军在驼峰的物资运输工作。同年7月，罗斯福同意蒋介石的建议，任命陈纳德为中国战区空军参谋长，这实际上是对他长期以来工作的确认。此后，第14航空队规模不断扩大，作战范围已达到西起缅甸，东至台湾，北抵长江，南达回归线以北的敌空军基地。由于力量的壮大，陈纳德所采用的战略战术也大有改变，由空中游击队伍的散打战术转变为“高度专长的攻击”方式，对敌机和运输船舶予以狠狠打击。到抗战胜利为止的3年里，击毁敌机2600余架，击毁敌舰船441艘，打死敌军66700人，而美军只损失了不足500架飞机，保持着50多次空战无一败绩的最好纪录。这得益于队员们的英勇奋战，得益于陈纳德的空战理论。