然而，到1937年底，“四大天王”中，已有三位先后为国捐躯，他们是高志航、乐以琴、刘粹刚。而李桂丹，则在1938年的武汉空战中壮烈殉国，年仅24岁。
日军占领南京后，日本政府为了尽快结束战争，先后集结海陆空35万兵力，出动舰艇120余艘、飞机500多架，大举进攻武汉，企图迅速占领中国的心脏武汉，一举消灭中国主力部队，迫使中国政府投降。
此间，为恢复空军的战斗力，中国从苏联购进一批飞机，并在苏联志愿援华航空队协助下，中国空军与日本空军再次展开殊死搏杀。
1938年2月18日，日军出动12架轰炸机、26架歼击机，从南京、芜湖两地机场直飞武汉，准备对武汉进行轰炸。
周至柔得讯后立即下令驻守汉口的空军第4大队第21飞行队和第22飞行队起飞迎战，驻孝感的第23飞行队同时起飞。
三支飞行队在武汉上空与38架日机展开激烈的空战，战斗持续约12分钟，中国空军击落日机11架歼击机，两架重型轰炸机。但此次空战，中国空军损失了五架飞机，并有五位勇士血洒长空，其中“四大天王”之一的李桂丹，便是在此次空战中牺牲的。
4月29日，是日本的“天长节”，即日本裕仁天皇的生日。日军为祝寿同时为“二一八”空战惨败“报仇雪恨”，出动48架战机分多层编队轰炸武汉三镇。