为了摧毁中国军民的抗日意志，在制定大规模的扫荡的同时，华中方面军和华北方面军不约而同的想到了航空兵，他们针对山城重庆以及华北、西北诸多重要城市制定了轰炸计划。
日军华中方面军的航空兵团接到关于轰炸中国大后方的指示后，即派出直辖的侦察中队对重庆、兰州等地进行空中侦察，积累轰炸资料。
同时命令第1、第3飞行团，准备在五月中旬以后，开始对重庆进行轰炸。
为此，日军华中方面军对第1、第3飞行团进行了补充，等所有飞行部队全部补充完整之后，这两个飞行团计有三个重轰炸飞行队、2个轻轰炸飞行战队、2个战斗飞行战队和三个侦查飞行战队，所有战机加起来超过了两百架。
此外，预定协同轰炸的海空军部队计有第1联合航空队的陆上轰炸机24架，每机最大载弹量800公斤，第2联合航空队的舰载战斗机54架、舰载攻击机24架、舰载轰炸机12架、陆上重轰炸机26架、水上侦察机24架。
日本陆军航空兵历来是以近距离、中、低空，直接配合地面部队作战为主，这次进行远距离的战役轰炸，是其空中作战方法上的一大转换，因而它事先作了各方面的准备和检验。
经过日军航空部队研究确定，以轰炸中心城市，用100公斤以上的炸弹为主，以图增加恐吓的效果。
在日军掌握中国西部重镇重庆地区每日气象特点后，得知重庆中午的气象较稳定，通常在这一时间雾也消失。因而，日军确定每次轰炸重庆的时间为当日的13时。
当各项准备结束之后，日军开始对重庆展开轰炸！
5月11日，寺仓正三在汉口向所属部队下达了空中作战的命令，其具体组织为：“首先派出独立侦察第18中队一架侦察机，在上午9时左右飞至重庆、梁平地区进行天气侦察和了解中国空军升空和停放于地面的情况，并及时以无线电向基地报告。”
“独立战斗第10中队，在轰炸机群在汉口起飞后，即升空在汉口与梁平这一段航线上进行巡逻警戒，与中国战斗机进行空战，企图达到间接掩护其轰炸机群之目的，随后在汉口作好反击中国战斗机尾追其轰炸机群的作战准备。”
“战斗机第59战队，以一部在轰炸机出发后起飞，在汉口一芷江这一航线上寻找中国战斗机空战，企图阻止中国战斗机进至武汉地区，然后在汉口作好准备，以便与中国追击的战斗机进行空战，接应其轰炸机群返航落地。”
“另一个战斗机中队在宜昌－枝江地区，接应返航的轰炸机群，该中队的有关飞行诸元临时通知！重轰炸第60、98战队相互协同，飞抵重庆市上空进行轰炸，两战队之共同轰炸目标为重庆市市政机关，副目标为重庆飞机场，特别标注应使用100公斤以上的炸弹。”
然而令日军方面没有想到的是，此次轰炸重庆的计划虽然周全，但是却被天气情况所阻，日军战机宜昌附近时发现前下方是大片浓密云区，在到达重庆上空后发现，在下方3000米的高度上仍是浓云，看不到地面。
60战队长田中友道大佐认为，根据这样天气情况，无法达到命令规定的轰炸精确程度，因而决定停止轰炸，带着炸弹返航。
而98战队起飞“意大利式”重轰炸机10架，由汉口出航，在云上飞行约780公里之后，于14时到达了重庆附近，从云缝甲发现了重庆东侧地区，即以此为基准，进行推测轰炸，炸弹全部投下但战果不明。
三天后，第1飞行团根据气象预报判断，重庆地区的天气将好转，故决定在以第12、60、98战队进行第2次轰炸重庆。
同时日军航空兵部队规定，“九七式”重轰炸机的60战队12架飞机全部携带250公斤类型的炸弹；“意大利式”重轰炸机的12战队9架飞机、98战队的10架飞机全部使用100公斤类型的炸弹。
结果天气仍然不好，空中可见到重庆东南约90公里的南川县金佛山山顶露于云上；长江的江面有几处因云薄而时隐时现。
无奈之下，12、98战队即以江的形状在4200米上的高度进行了推测轰炸；60战队以2251米高的金佛山为基准，用磁罗盘定出重庆市的方位，量出距离，按定出的航向和飞够预定的时间，也以推测的轰炸方法，将炸弹全部投下。玩吧小说网anbar.
尽管如此，第2次轰炸的战果依然不明。
随后日军通过截获破译重庆发出的电报，注意其它国家在重庆等地新闻记者的报道，收听重庆的新闻广播等，得知有一部分炸弹投进了重庆市区，但是给中国政府造成的损失并不大。
第一飞行团的前两次轰炸，都因气象关系而未能完成任务，深感必须确实掌握气象情况，部队才可出动。
因而加强了天气侦察，并确定于5月20日对重庆进行第3次轰炸。
然而很快日军从情报中得知，中国空军在兰州的一部分战斗机已空转至成都一带，以加强该地区的防空力量。
20日，日军派出独立第18侦察中队2架飞机分两处进行侦察，据报重庆地区天气良好。
于是第60战队12架，第98战队、第12战队各9架由汉口起飞，到达目标附近时虽然空中有云，但从多处的云缝中，可以时断时续的看到重庆市区。
各机群当即以高度4500米，对指定的目标进行了密集的轰炸。这次出动，中途有“意大利式”、“九七式”各一机因故障而中途返航。
而这次轰炸效果非常明显，给重庆方面造成了巨大的损失，整个重庆市区浓烟滚滚！
但是这次轰炸也遭到了中国空军的阻击，在发现日军航空兵来袭之后，中国战斗机群12架战机当即起飞拦截，并在高度约4000米的上空追逐日军侦察机。
而且在接近市区时，地面的高射炮亦开始对空射击，在展开空战后，日机于仓促中一次将炸弹投下随之返航。
一阵激烈的交战之后，日军这次共有3架轰炸机被中国战斗机击落，两架战机受伤，损失不小。
与此同时，华北方面军也制定了相应的轰炸计划，而他们的轰炸目标是西北重镇兰州！
兰州，位于河西走廊核心区域，是中国西北地区战略地位仅次于西安的重要城市。
由于是苏联援助中国作战物资的陆上、空中重要通道和集散地点，由苏联外贝加尔和中亚地区飞至中国的大批志愿空军部队，须经过该地加油、检查和再次起飞至内地，因此兰州有航空总修理厂，修理苏式各种飞机，也有苏联志愿军事人员的接待机构和医院等等，战略地位在某种程度上讲，兰州比西安等地还要重要。
就在寺仓正三的第1飞行团对中国重庆进行大轰炸时，日军驻华北的侦察部队已对兰州进行了多次侦察。
所属志津侦察飞行学校教官大室孟中尉等，经过空中摄影，发现由运城飞向兰州的地图，在水系、道路、城市等的位置、距离等方面误差太大，不能保证空中准确航行。
经以多种地图对照后，认为只有“南满洲铁道株式会社调查部”所绘制的二百万分之一中国西北地区之地图较为准确。
此时的飞机速度不大，每小时在300公里左右，因而使用的多为地标较多的50万分之一航空地图，所以“满铁”的地图虽然比较准确，但只能作为地面准备时之参考。
这些侦察部队，为隐蔽其对兰州轰炸的企图，其飞行高度都在7000米以上，当时因无雷达，很难被提前发现，因此决定以南满洲铁道株式会社调查部所绘制的二百万分之一的那份地图为参考，轰炸兰州城。