1949年10月，中华人民共和国成立后，除了西南边陲，国民党在中国大陆的统治基本终结。不过，国民党军优势的海空军，依然威胁中国大陆东南沿海地区。
1949年11月至1950年2月期间，国民党空军对上海的轰炸尤为严重。
严峻的防空形势
上海作为最重要的经济和贸易区域，集聚了中国宝贵的轻重工业基地，对于新中国的恢复生产和工业化，具有举足轻重的作用。对此，国共两党高层都有清醒的认识。
上海战役发起之前，毛主席提出了「完整保全上海」的决策，即在解放上海市区过程中，不准使用重武器，尽力保全市区人民生命、工厂和建筑。1949年5月27日，上海解放，城市基础设施及工业厂房基本完好无损。
国民党空军的美制飞机机群
败退到中国台湾的国民党军在度过了最初的惊魂未定之后，开始运用自身的海空军优势，在东南沿海地区与解放军展开争夺。此时，舟山群岛仍然处于国民党军控制之下，岱山机场距离上海等东南核心地区距离较近。
从1949年11月至1950年2月，国民党空军先后对上海进行了26次轰炸和骚扰，攻击重点是工厂和基础配套设施，目的在于摧毁上海的工业基础。这其中规模最大的是1950年2月6日的「二·六」大轰炸。
这天中午起，国民党飞机出动4个批次共计17架次，对上海电力公司等多个发电厂进行重点轰炸，导致上海电力公司发电设备被毁三分之二，全市供电量从25万千瓦下降到4000千瓦，大部分市区断绝水电供应，伤亡军人、工厂职工及市民1500余人，损毁房屋1180余间。
国民党空军经常使用的解放者轰炸机
此时新中国空军司令部成立还不足3个月，首批6个航校还在筹建状态，能够投入战备值班任务的，仅有一个战斗机大队，还需要驻防北京。因此，对于国民党空军的袭扰，无法进行有效反击。
请求苏联援助
为了加强上海防空力量，2月8日，北京方面急调还在受训的两个高炮团驻防上海。为了更有效的防止国民党空军的再次轰炸，中国决定向苏联求援。
1950年2月14日，对于新中国而言意义重大的【中苏友好同盟互助条约】在莫斯科签字，这标志着新中国成立后「一边倒」外交策略的展开，在条约签订前，中方特意向苏方提出了要请苏联空军协助上海防空的构想。苏联方面予以了积极回应。
苏军的图-2轻型轰炸机
2月12日，莫斯科防空军区司令莫斯卡连科上将便召集军区参谋长巴基斯基中将，责成其组建援华空军混成部队。2月16日，巴基斯基将军便与混成部队高级军官乘机从莫斯科飞往中国，2月19日便抵达上海，会同中方商议部队驻防和防空作战事宜。
在苏联方面调动部队和装备的同时，上海方面也紧急行动起来，上海警备司令部组织官兵和民工上万人紧急扩建江湾、大场、龙华等3个机场。3月1日华东军区成立上海防空司令部，统筹做好苏军防空作战的配套保障。
在此期间，国民党空军于3月14日起飞轰炸机18架、战斗机8架分批对修复的龙华机场进行轰炸，妄图干扰机场修复工作，但解放军及施工人员克服危险，在苏联防空部队进驻前将3个机场抢修完毕，确保了苏军飞机的顺利进驻。
2月25日起，苏联防空部队所部3500余人陆续抵达上海。飞行部队由2个歼击机团和1个混成轰炸机团组成，其中1个歼击机团主要装备了拉–11歼击机，这是苏联在二战后期根据战斗经验改良的终极螺旋桨战斗机，作为图-4战略轰炸机远程护航的战斗机，其性能上基本与美军二战晚期的P-51「野马战斗机「」持平。
另一个歼击机团装备了米高扬家族的喷气明星，米格–15战斗机，这款交付部队时间不久的喷气式战斗机是首次成建制出现在战场上。
在上述两个歼击机团之外，混成轰炸机团还装备了图–2轰炸机和伊尔–10攻击机。上述飞行员多数拥有实战经验，从部队装备和人员构成看，苏联方面非常重视此次出国作战，同时也带有验证新式武器性能的实验目的。
苏军的米格-15战斗机
战机的空中角逐
防空作战并不仅仅依靠飞机和飞行员的表现，地面的雷达预警和引导指挥同样重要，1950年3月起，苏军的地面雷达部队开始在上海周边地区布防，并构建起以5个雷达站为核心的情报指挥体系，此外，还有一个探照灯团分散部署在上海市区、市郊和浦东地区。苏军防空部队的地面部队，均有解放军派遣的部队提供警戒。
在苏军防空部队进驻过程中，巴基斯基考虑东南沿海严峻的防空形式，采取了严格的转场战术，即飞行部队要带弹飞行，地面雷达和探照灯部队要随时能够展开提供支援。
3月13日，米格-15飞行团第一梯队转场到达徐州机场时，突然遭到了国民党P-51战斗机空袭，苏军米格战机立即起飞将其击落。第二天国民党军的B–25轰炸机前来侦察情况时，又被苏军米格战机击伤后迫降，机组人员被解放军俘获。苏军飞行员的技战术水平和飞机性能，由此可见一斑。
解放战争中解放军缴获的P-51战斗机
随着苏军防空部队完成进驻，双方的正面对抗开始。3月23日，国民党飞机再次侵入上海进行扫射，接到预警的苏军战机将正在轰炸扫射的1架P-51战斗机击落，首战告捷。4月2日，国民党空军2架P-51战斗机再次对上海市区进行轰炸扫射，苏军米格战斗机再次起飞，击落1架，重伤1架（最终确认坠毁）。
4月18日，国民党空军2架P-38「闪电」战斗机进入上海地区进行轰炸投弹，这款飞机相对于P-51「野马」来说装甲更厚重，航程更远，也是二战中击落日本海军山本五十六大将的飞机，但在米格-15战机前，仍显过时。
在地面雷达引导下，苏军米格战机干脆利落的击落1架，重伤1架，带伤返航的P-38最终坠毁于当时由国民党空军控制的岱山机场附近海域。连续损失多架飞机之后，国民党空军放弃了白天轰炸的战术，改为夜间袭扰。
1950年5月11日夜，国民党空军B–24轰炸机4架分３批轰炸上海市区，随即被地面雷达发现，在探照灯和防空炮火的干扰下，没有完成投弹就开始返航。
由于此时米格-15还不具备全天候作战能力，苏军起飞拉–11战机截击，在地面高炮配合下击落B–24轰炸机1架，由于炮火和灯光强烈，很多上海市民目睹了防空作战。
胜利回师
短短2个月时间内，苏军在解放军上海防空部队的配合下，连续击落击伤多架国民党空军飞机。在惨重的损失面前，国民党空军放弃了「深入轰炸」战术。此后，随着海南岛解放和国民党弃守舟山群岛，国民党空军对上海轰炸的基地丧失，上海防空战至此结束。
1950年9月，完成作战任务的苏军部队奉命撤离上海，其所属飞机、装备移交已组建的中国人民解放军空军。撤离前，苏方对中方人员进行了培训和经验传授。自此，人民空军开始独立承担战备值班任务。
上海防空战规模小，持续时间短，却是人民空军成长过程中的重要一步，通过与苏军飞行部队的配合，锻炼了一批具有实战经验的技术人员，苏军移交和中方后续购买的新式苏制武器，则使得人民空军迅速拥有了对国民党空军的技术优势。
