從1941年底到1942年上半年，飛虎隊主要在緬甸和中國西南地區上空與日軍鏖戰，這是飛虎隊戰功赫赫的一個時期。在緬甸，主要是保衛滇緬公路和保衛仰光。1942年4月，中國遠征軍和盟軍在緬甸的戰事吃緊，飛虎隊主力從昆明向緬甸轉移，支援盟軍在緬甸戰場的作戰。在日軍沿滇緬公路進逼怒江的危急時刻，飛虎隊傾巢出動，連日對侵犯滇西的日軍部隊和裝甲車輛進行密集轟炸和掃射，阻截日軍搶佔惠通橋和強渡怒江。飛虎隊的空襲令日軍的追擊整整停滯了72小時。正是這72小時，令中國遠征軍增援部隊趕到了怒江邊，堵住了日軍，與日軍形成隔江對峙，為兩年後的大反攻奠定了基礎。
●美軍第23戰鬥機大隊飛行員。 作者供圖
飛虎隊在中緬越一帶完成了百多次作戰任務，擊毀敵機200餘架，有效保衛了昆明一帶的空防，然後將主力分別向重慶及以衡陽、桂林、零陵為基地的中國東南部轉移。1942年6月5日，飛虎隊一部飛抵重慶時，飽受日機空襲之苦的山城人民心情非常激動。人們擁擠在街道上，揮舞着帽子、衣服、旗幟，把小孩舉過頭頂……1942年6月12日，飛虎隊在桂林上空首戰日機，擊落日機約10架，在灕江上空一舉打出威名，極大振奮了當地軍民的士氣。
在美國1941年底對日本宣戰後，美國為自身的戰略需要和繼續支持中國抗戰，於1942年7月4日將陳納德領導的飛虎隊正式解散，其人員與裝備被整編成為美國陸軍第10航空隊所屬美軍駐華航空特遣隊第23戰鬥機大隊，通常簡稱「第23戰鬥機大隊」。陳納德同時擔任特遣隊司令和第23戰鬥機大隊指揮官。美軍第10航空隊總部設於印度新德里 ，主要負責中緬印戰區的空中作戰任務，其中包括為駝峰空運護航。從1941年8月1日到1942年7月4日，飛虎隊在緬甸、印度支那、泰國和中國戰鬥，擊落日機200餘架，擊傷100餘架。飛虎隊有20多名飛行員陣亡。他們以有限資源在1942年中國抗戰最艱難的時刻撐開了一片天空，其歷史功績與象徵意義值得被銘記。
第23戰鬥機大隊是中緬印戰區作戰的重要美軍單位，大隊骨幹為原飛虎隊成員。他們的機頭延續噴塗飛虎隊標誌性的鯊魚嘴，被廣泛視為「飛虎隊」精神的延續。第23戰鬥機大隊的主要任務是：保衛駝峰航線東側終點（如昆明）的空運安全；打擊中國境內的日軍飛機與機場；破壞日軍在華南、台灣、緬甸等地的交通與後勤設施；支援中國地面部隊作戰。大隊成立後立即投入戰鬥，首戰即在零陵、桂林上空擊落多架日機。1942年10月突襲香港，擊落日機10餘架。11月空襲廣州，擊落23架日機，己方無損失。至1943年3月擴編前，第23戰鬥機大隊共擊落日機約149至337架（不同資料有差異），有效牽制了日空軍在中國戰場的行動。
為了整合和強化在華美軍航空力量，奪取在中國戰場的制空權，美國陸軍航空隊於1943年3月10日將駐華特遣隊（包括第23戰鬥機大隊）擴編為美軍第14航空隊。陳納德任第14航空隊司令並晉陞任少將。駐華航空特遣隊雖然存在時間僅約8個月，但它是飛虎隊精神的延續，也是美國正式介入中國戰場空中作戰的標誌。它在極其困難的條件下，維持了中國戰場的空中抵抗能力，為後續第14航空隊的壯大奠定了堅實基礎。美軍第23戰鬥機大隊現今依然存在於美國佐治亞州的穆迪空軍基地，據說他們的暱稱就是「飛虎隊」。由於陳納德認為只要獲得足夠飛機和駝峰航線的運輸優先權，就能用較小的代價癱瘓日軍。美軍於1943年3月將駝峰航線的指揮權也正式交給了陳納德。從此以後，駝峰飛行與第14航空隊同在陳納德的指揮下，兩者逐漸融為一體。飛虎隊的機翼與駝峰航線的航跡，共同織成了中國抗戰關鍵的「空中生命線」，用熱血與引擎聲改寫了戰爭的物資困局。駝峰航線這條用生命丈量的航線，與飛虎隊的戰旗一起，成為中美共同抗擊法西斯的歷史見證。1943年10月，陳納德為推動中國空軍現代化計劃的實施，又組織起中美空軍混合聯隊，自任聯隊長。聯隊以在美國或印度接受系統訓練的中國飛行員為主，飛機繼續以飛虎隊鯊魚嘴塗裝為標誌。1943年11月3日中美空軍混合聯隊在廣西桂林正式成立。同年11月25日遠征台灣日軍新竹機場，擊落敵機15架並摧毀地面42架飛機，重創日軍航空力量。
第14航空隊初期核心任務包括護航駝峰航線、轟炸日軍據點與運輸線、爭奪中國戰場制空權。航空隊以中國昆明、成都等為基地，作戰範圍覆蓋中國、緬甸、印度支那。1944年，第14航空隊下轄多個戰鬥機聯隊和轟炸大隊，擁有535架戰鬥機和156架轟炸機。第14航空隊全盛時期，總兵力達到2萬人，成為第二次世界大戰期間活躍於中國戰區的規模最大的同盟國重要空中力量。
第14航空隊積極執行以戰略轟炸和對空作戰為主的進攻性戰略，在華中地區與日軍展開激烈空戰，並通過空襲日軍在華基地、轟炸其運輸線和後勤補給，有效打擊日軍空中力量，直接配合中國陸軍的地面作戰。1943年11月常德會戰期間，中美空軍出動261次，擊落日機25架，地面摧毀12架，標誌着中國戰場制空權開始易手。1944年11月到次年2月，第14航空隊進行了要塞、據點作戰。12月18日轟炸漢口，使日軍在華中的主要空軍基地遭到毀滅性打擊。1945年1月17日對上海發動攻擊，擊毀日機65架。1945年1月，陳納德命令第14航空隊重點打擊日軍補給線，全力封鎖日軍鐵路系統。自1945年元月至5月，第14航空隊破壞了日軍2,500座火車頭及5,000輛車廂，炸毀370座橋樑，擊毀2,000輛卡車。
抗戰時期，在中國百姓的眼裏，無論是最初的美國志願大隊，還是駐華特遣隊，或是第14航空隊以及駝峰空運隊、中美混合聯隊，其中的美國航空隊員都是不遠萬里前來幫助中國打日本的。因此，「飛虎隊」這一名稱並沒有因志願大隊的解散而消失，而是一直得到了延續，成為美國在華航空兵的統稱。至抗戰結束（1941至1945年），約有18,000名美國空軍將士赴華參加飛虎隊對日作戰，其中2,197名飛行員犧牲。官方確認的戰果為：共擊落擊毀日機2,091至2,600架，擊斃日軍約66,700人，並擊沉大量敵艦船（戰績數據因統計口徑不同而有差異）。
