Вражеская авиация не оказала почти никакого противодействия. Японское командование, ошеломленное мощными внезапными ударами советских войск и авиации, стало поспешно отводить свои войска в глубь Маньчжурии, оказывая сопротивление главным образом в укрепленных районах. Стремясь сохранить военно-воздушные силы для обороны собственно Японии, оно перебазировало лучшие авиационные соединения на аэродромы метрополии. Советская авиация безраздельно господствовала в воздушном пространстве.
С началом наступления усиленно велась воздушная разведка, для чего привлекались не только разведывательные полки и эскадрильи, но и значительные силы бомбардировочной, штурмовой и истребительной авиации. В среднем на разведку ежедневно расходовалось до 30% всех самолето-вылетов воздушных армий. Разведывательные данные немедленно передавались по радио, что давало возможность советскому командованию своевременно реагировать на все изменения обстановки. Так, в первые дни операции воздушные разведчики установили, что в тылу наступавших войск Забайкальского фронта находится крупная группировка японских войск, и советское командование сразу же приняло энергичные меры по их разоружению и пленению.
Разведка осуществлялась на широком фронте и на большую глубину. Так, самолеты-разведчики 12-й воздушной армии действовали в полосе шириною более 1500 км и на глубину до 600 - 700 км. В первые дни, когда не было известно, какое противодействие окажут средства ПВО противника, полеты разведчиков выполнялись на высотах до 5 - 6 тыс. м, в последующие дни разведка велась со средних высот (1000 - 1500 м).
В течение первых пяти суток операции советские войска в тесном взаимодействии с военно-воздушными силами разгромили приграничные части врага. При этом соединения 1-го Дальневосточного фронта вклинились на его территорию на 40 - 100 км, освободив города Хутоу, Дунин, Мишань. Ударную группировку фронта успешно поддерживали бомбардировщики и штурмовики 9-й воздушной армии, которые эффективно действовали по скоплениям войск и огневым средствам японцев на поле боя.
По укрепленным районам наши летчики действовали, как правило, группами по 90 - 100 самолетов. Особенно высокая эффективность достигалась при нанесении сосредоточенных ударов. Так, на второй день операции войска 35-й армии подошли к Хутоускому укрепленному району и, встретив яростное противодействие японцев, приостановили свое наступление. Сухопутные войска обратились за помощью к авиации. Вскоре в воздухе появился 81 самолет Пе-2 34-й бомбардировочной авиационной дивизии (командир полковник К. А. Михайлов). Нанеся сильный удар по объектам укрепленного района, бомбардировщики разрушили ряд дотов и подавили артиллерийский и пулеметный огонь японцев. Воспользовавшись замешательством противника, советские войска ворвались в укрепленный район и через два часа овладели им.
В районе Муданьцзяна японское командование сосредоточило резервы и готовило контрудар по войскам 5-й армии. Вечером 10 августа воздушная разведка донесла о прибытии эшелонов и выгрузке войск с артиллерией и танками на железнодорожной станции и о большом скоплении войск и техники противника. Чтобы сорвать замысел врага, командующий 9-й воздушной армией немедленно организовал удар по железнодорожной станции Муданьцзян силами 34-й бомбардировочной авиационной дивизии.