Возможность для первой «пробы сил» предоставилась в 1936 г., когда в Испании в ночь с 17 на 18 июля вспыхнул военный мятеж, переросший в гражданскую войну. Первыми, кто откликнулся на призыв мятежников о помощи, были фашистская Италия и Германия. Германия использовала в небе Испании около 650 самолетов. В основном это были новые модели известных немецких фирм «Junkers Flugzeugund Motorenwerke AG», «Heinkel Flugzeugwerke», «Focke-Wulf Flugzeugbau AG», «Messerschmitt GmbH» и др. Италия передала войскам мятежников около 1000 боевых самолетов.
В свою очередь СССР передал республиканской армии Испании около 800 своих лучших самолетов — «И-15», «И-152», «УТИ-4», «И-16», «Р-5», «P-Z» и «СБ». Еще около 320 самолетов тайно были переправлены из других государств Европы.
Небо Испании на несколько лет превратилось в арену кровавых военных схваток и одновременно в испытательный полигон новейших видов авиационной техники. Вот лишь несколько примеров.
Одна из первых схваток состоялась 4 ноября 1936 г. В этот день звено из 11 советских истребителей «И-15» под командованием П.В. Рычагова атаковало 9 самолетов «Не-51», произведенных в Германии. Четыре самолета мятежников были сбиты. В тот лее день «И-15» сбили и повредили несколько самолетов «FIAT-32» производства Италии. Советские самолеты не имели потерь в воздухе, но 2 пилота, заблудившись, сели на вражеский аэродром. Фашисты разрубили тело одного из них на куски и сбросили на позиции республиканцев — так зарождались беспощадные «рыцарские» части Люфтваффе.
Ноябрь 1936 г. В воздухе сражалось около 200 самолетов противоборствующих сторон. Потери республиканцев составили 4 самолета, мятежники потеряли около 15 машин.
15 мая 1937 г. В этот день был сбит новейший немецкий истребитель «Messerschmitt Bf-109». Победителем стал республиканец — Леопольд Моркильяс.
8 июля 1937 г. Завязался бой между десятью истребителями «И-15» и тридцатью самолетами «FIAT». Три самолета 
27 июля 1937 г. Первая ночная победа — пилот М. Якушин сбил самолет немецкой фирмы «Junkers».
Среди 800 самолетов, переданных республиканской армии Испании Советским Союзом, были новые истребители «И-152».
Значительную часть истребителей немецких Люфтваффе, воюющих в Испании на стороне мятежников, составляли самолеты «Не-51», произведенные Хейнкелем.
Самолет Н.Н. Поликарпова «И-16» был запушен в серийное производство еще в 7 934 г. и стал одной из самых массовых моделей самолетов-истребителей СССР — всего за голы выпуска было изготовлено около 6560 экземпляров «И-16». Первое «боевое крещение» он получил в голы испанской войны.
1 сентября 1937 г. В течение дня республиканцы сбили 26 фашистских самолетов против двух своих. 19 пилотов армии мятежников попало в плен, в том числе известный ас Карлос Айя.
15 октября 1937 г. Атака аэродрома Гарапиниольс. Это была отлично спланированная воздушная операция республиканцев. Две эскадрильи «И-15» атаковали аэродром пулеметами и мелкими бомбами. В это время их прикрывали 4 эскадрильи «И-16» на случай появления противника в воздухе, которые затем тоже приступили к атаке наземных целей. В результате проведенной операции от 50 до 80 готовых к взлету самолетов мятежников были уничтожены, остальные повреждены; зенитные батареи были застигнуты врасплох и подавлены, взорваны склады боеприпасов и запасы топлива. При этом ни один из самолетов республиканцев не пострадал.
Во время этой войны были поставлены и своеобразные «рекорды». Так, например, в 1938 г. советский пилот Сергей Иванович Грицевец в одном получасовом бою, управляя истребителем «И-16», сбил 7 неприятельских самолетов, из которых было пять «FIAT». Его самолет тоже пострадал, но Грицевцу удалось посадить покалеченную машину на свой аэродром. Этот «рекорд» был перекрыт только в 1943 г. другим советским пилотом Александром Константиновичем Горовцом.
Следующим местом «демонстрации силы» стал район реки Халхин-Гол, протекающей по территории Монголии и Китая.
Конфликт был прекрасной возможностью для любой из сторон не только закрепить за собой спорные территории, но и значительно поднять свой военный и политический престиж; на международной арене.
СССР обвинил Японию в агрессии против Монголии и заявил, что будет защищать ее границы «как свои собственные». Из Советского Союза в экстренном порядке стали перебрасываться в район Халхин-Гола дополнительные авиационные и бронетанковые части.
Первые столкновения с японской авиацией в мае вызвали тревогу у руководства СССР, хотя потеря даже нескольких десятков самолетов не могла подорвать боеспособности советских ВВС на Дальнем Востоке. В основу негативной оценки легли факты, свидетельствующие о слабой эффективности действий советской авиации.
Показательным в этом отношении был воздушный бой, произошедший 27 мая. Часть советских самолетов не смогла взлететь из-за неисправностей двигателей, а во время боя еще четыре машины вынуждены были приземлиться по той же причине. Из четырех оставшихся пилотов двое были убиты и один ранен.
На следующий день, 28 мая, практически полностью была уничтожена 4-я эскадрилья, на вооружении которой находились истребители «И-15». Из десяти пилотов пять были убиты или пропали без вести, трое получили ранения.
Истребитель «И-153», разработанный Н.Н. Поликарповым, пришел на смену самолету «И-15». Он имел усиленную конструкцию и убирающееся шасси. «Обкатку» новый истребитель прошел во время воздушных боев в небе Монголии.
Активизация боевых действий советской авиации в Монголии стала возможна благодаря хорошей подготовке рядовых пилотов, быстро усвоивших уроки ветеранов, прошедших войну в Испании. Из прибывших в МНР 48 летчиков «со стажем» 11 имели звание Героев Советского Союза. Все они тут же были рассредоточены по разным подразделениям и приступили к боевой учебе.
Если майские неудачи можно было частично объяснить недочетами в организации боевых действий и отсутствием боевого 
Таким образом, регулярные советские ВВС впервые столкнулись в Монголии с современной и имеющей богатый боевой опыт авиацией противника. И хотя в результате многомесячных боев советским вооруженным силам удалось отразить нападение японских завоевателей, однако воздушные бои на Халхин-Голе показали, как важно иметь современную авиационную технику и что даже богатый боевой опыт пилотов не может компенсировать технического превосходства противника.
Впрочем, зимой этого же года советские войска еще раз убедились в справедливости такого вывода. Доказательством послужила советско-финляндская война 1939—1940 гг.
Несмотря на то, что советские авиационные части, задействованные в финляндской войне, насчитывали достаточно большое количество боевых самолетов (около 1500), в основном это были технически устаревшие модели. И если летом 1939 г., в ходе боевых действий у реки Халхин-Гол, технические несовершенства — отсутствие радиосвязи, открытые кабины и плохая приспособленность самолетов к аэродромному обслуживанию — преодолевались самоотверженностью, изобретательностью и напряженным трудом летно-технического состава, то в условиях суровой северной зимы, когда положение усугубилось отсутствием обогревательных и антиобле-денительных систем, нехваткой стартеров, водомаслонаг-ревателей, этого сделать не удавалось.
Большую роль во время конфликта на реке Халхин-Гол играла истребительная авиация. Подобного опыта воздушных боев ВВС СССР больше не имели вплоть до начала Великой Отечественной войны. О масштабах воздушных схваток свидетельствует замечание командующего советской группировкой в Монголии Г. К. Жукова, который сказал, что таких сражений в воздухе, как над Халхин-Голом, он не видел даже во время Великой Отечественной войны.