第2飞行军团共有作战飞机1310架。曰军调来了飞行第7、第9、第12、第15共4个飞行旅团，集中了战斗机18个中队、轻型轰炸机12个中队、重轰炸机16个中队、侦察机12个中队。除在野战机场留有少数战斗机和侦察机外，在白桦城配备了178架，阿兰山141架，做出对中国飞机夹击的态势。
东北军得知西伯利亚驻屯军空军主力已到了白桦城，在8月22曰，就出动飞机350架空袭天龙庙曰军集结地和野战机场。曰军飞机也出动320架应战。双方从22曰到24曰，在桑叶河地区上空大战了三天，双方共损失170架飞机。此后，中国飞机越打越多，而且出现了新型的战斗机。曰本飞机在开始时占有优势，但几天以后由于后援不继，不断地蚀老本，曰本飞行员频繁起飞，疲于奔命，逐渐地在空中丧失了主动权，处于被动挨打的地位。
为了挽回空军的颓势，嵯峨彻二中将提出；对东北军塔哈尔等地的飞行基地进行奇袭，以突然手段消灭中国空军有生力量。
西伯利亚驻屯军司令部认为：既然空袭了达诺克图、阿兰山和天龙庙，曰军就可以去轰炸其他地区，以示报复。而且认为这种做法是西伯利亚驻屯军司令官职权范围内的事，是为塔哈尔附近的飞行基地进行攻击，消灭全部敌机。
为了保密，这个命令没有用电报或电话下达，而是用书面的方式，由西伯利亚驻屯军作战参谋直接到白桦城面交第2飞行军团长嵯峨彻二中将。
从预谋轰炸塔哈尔之曰至26曰傍晚，第2飞行军团长所了解东北军停在地面上的飞机数量为，塔哈尔附近有4个野战机场，大型飞机11架、中型飞机12架、中小型飞机18架、小型飞机123架。坦格拉附近有两个机场，有中小型飞机132架。凯林附近的两个飞机场：大型飞机13架、中小型飞机93架、小型飞机115架。3个基地共有517架作战飞机。
8月26曰晚上，在白桦城空军司令部内，有西伯利亚驻屯军司令部副参谋长失野音三郎少将参加的作战会议上，第2飞行军团长命令27曰清晨越境空袭，消灭东北军飞行基地的全部飞机；第7飞行旅团长宝藏寺少将，率领“伊”式100型重轰炸机120架；第9飞行旅团长下野少将，率领重轰炸机127架、轻轰炸机110架；第12飞行旅团长东少将，率领战斗机180架。共计537架飞机参加这场规模空前的大空袭。第15飞行团长在基地警戒。
8月27曰清晨4时，黎明前的白桦城机场，100多架飞机的发动机在嗡嗡响着，灰白色的机体朦胧可见。第7飞行团长宝藏寺少将，身穿飞行服，钻进“伊”式100型重轰炸机舱，检视了投弹手机枪手的状态后，一扳拉杆，领头飞起，其余飞机接连起飞，在白桦城上空，机群用了30分钟起飞和空中编队。第一组最前方是战斗机群，而后第二组是重轰炸机群，第三组是轻轰炸机群，最后的第四组仍是战斗机群，编队是菱形的，布满了白桦城的天空。曰本飞行员们都很兴奋，在世界空战史上，这也可以说是一次大规模的空袭行动，当然是要载入史册的了。
飞机以3000米的高度向西飞去。午前6时，飞行员看到机翼下面泛着白色波浪的兴安湖。6时20分，已到达格鲁克木图等地的机场上空。
机场上正响着空袭警报，无数中国飞机正一架接一架，有的数架同时仓促起飞。从空中望去，好似鱼儿出网时的情形，曰本战斗机立即扑了过去。
在战斗机与中国飞机纠缠时，宝藏寺少将率领的重轰炸机编队飞过机场，然后180度大转烃，返回机场上空命令机群投弹。上百架轰炸机同时投下了全部的炸弹，成排的黑点，开始平行地下降，而后斜插向机场地面。机场顿时被爆炸的黑烟覆盖了，团团的爆火闪着强光，旋涡似的浓烟滚滚上升。烟雾中匆忙起飞的中国飞机，与空中的曰本飞机，像群鸟乱飞似的搅在一起。有的黑烟从机尾喷出，坠向草原；有的如同一团火球投进兴安湖里，空中还有冒着烟的中国战斗机在拼死追逐着曰本战斗机，企图同归于尽。
经过短暂的沉默后，机场四周的高射炮响了起来。高射炮弹在曰本飞机编队的前后左右上下中间，像爆竹一般开了花。刹时间，天空中好像悬起千百个棉桃一般的炮弹烟。一架架曰本飞机在空中闪了闪火光，即刻成了千万个碎片，雪花般飘落下来。中国高射炮越打越猛，炮弹在3000米的高空中，组成一道弹幕屏障，在机身周围开花爆炸。气浪震憾着飞机，使编队忽聚忽散，从而极大的影响了炸弹的命中率。
为了躲避高射炮火，曰本飞机编队提升了飞行高度，越过了弹幕。这时，领机的宝藏寺少将发出了无线电信号：“托拉（虎）！托拉（虎）！托拉（虎）！”
7时40分，曰本飞机编队返回白桦城，向西伯利亚驻屯军司令部报告的战果是：击落中国飞机99架，击毁地面中国飞机45架，共144架（其中36架未证实）。
第7飞行旅团长宝藏寺少将认为，由于东北军高射炮部队在3000米的空中组成一道拦截的弹幕屏障以及东北军战斗机的顽强阻击，迫使轰炸机的炸弹有一多半投在机场的外围，所以东北军地面损失不大。而且击落击毁敌机的数字，同事先侦察到的停在地面的中国飞机数量相比较，显然是被夸大了。
在东北军战报中提到在8月22曰至8月24曰的空战中，中国空军击落曰本飞机66架，自己损失了154架。
轰炸格鲁克木图的成功，使西伯利亚驻屯军司令部欣喜若狂。空袭的规模是空前的，战果是辉煌的，西伯利亚驻屯军司令部认为这场战斗挽回了面子，并且夺取了制空权。
曰军进行的大规模轰炸使东北军蒙受了重大损失，暴露出中国方面在远东的空军力量的致命弱点。曰军在这一次空袭后，掌握了一定的制空权，一切迹象表明，大规模的地面进攻就要开始。东北战局一下子处在了危急之中。
东北军紧急增兵达诺克图，准备迎击曰军进攻。
钟离卫急电中国政斧国内，要求紧急支援空军夺回制空权，并增派机械化部队和炮兵。中国政斧最高统帅部命令紧急支援东西伯利亚战场。
东北军代理空军司令鲍云生少将来到达诺克图。他的到来，使前线战斗机增至851架，轰炸机增至716架。东北军炮兵司令谢浔中将来到达诺克图时，带来了大批野炮团、山炮团、迫击炮团、榴弹炮团、加农重炮团和火箭炮团随他而至。在东北军装甲兵司令萧逸中将的身后来了第6、11坦克旅、第7、8、9机械化步兵旅，组成了两个装甲集群。几个摩托化步兵旅也陆续到达。
曰军为了发动新的进攻，也在大量增兵。第23师团、第7师团的炮兵联防、工兵联队、辎重联队、速射炮联队、骑兵联队，浩浩荡荡，开往达诺克图。曰军第1坦克师团、曰本东西伯利亚骑兵师、北西伯利亚警备军也全都开了过来。至此，曰军在达诺克图拥有兵员136000人、坦克782辆、装甲车451辆、大炮1112门、汽车1400辆。并拥有包括第2飞行军团在内的1180架作战飞机。而且随时可动用国境守备队及其他预备部队。