这时的蒋介石，也一改此前对苏联的重重戒心，转而活跃追求与苏联签定《中苏合作公约》，请苏联出动军队参战。据其时赴苏联商洽的国民政府代表杨杰回想，苏联方面也屡次暗示在关键时刻会出动军队帮助。斯大林就曾很直接地告知他：“假如日本制胜，苏联将出动军队。”
但是苏联依据本身利益的考虑，终究拒绝了《中苏合作公约》。苏联其时最重视的是西线德国越来越严峻的要挟，他们的东线战略是帮助我国抗战，让我国拖住日本，以防止自己与日本的直接对立。
苏联与我国签定了《中苏互不侵犯公约》，给予我国很多的隐秘帮助，从根本上说也是出于本身利益。即使这样，对我国来说也是难能可贵的，苏联是抗战之初第一个向我国供给帮助的国家。
淞沪会战迸发的第二天，蒋介石就向苏联驻华大使递送军械供应协议的草案：要求苏联在一个月内向我国供给350架飞机、200辆坦克和236门大炮，而且要向我国差遣苏联飞翔员、航空技师、炮兵和坦克手，以练习我国军事人员。中苏之间很快达成了借款和军械出售协议。苏联分三期向我国借款2.5亿美元。
紧随其后，大批的苏联军事装备输往我国，滚滚铁流一向继续到1941年6月苏德战役迸发。这些兵器包含：飞机1235架，坦克82辆，牵引车602辆，轿车1516辆，火炮1600门，轻重机枪14000挺，步枪5万支，子弹1.8亿发……
到1937年10月，我国空军的飞机已经在激战中丢失殆尽。苏联援华的各种兵器装备中，飞机无疑是最为急缺的，一起，飞机也能够最快速地送到我国战场的。
二战中担任苏联赤军工程兵部部长的卡利亚金，便是苏联援华抗战期间来到我国的一位高档军事参谋。他编撰的《沿着生疏的路途》，回想了1939年奉调回国前的所见所闻。卡利亚金虽不是空军，但对苏联援华状况有相对全面的把握。他在回想苏联援华兵器装备的章节中，用很大篇幅叙说了苏联战役机的优异功能，以及对日本飞机的各项优势。那个章节的标题翻译成中文是“苏联技术装备显威风”。这个较为自豪的口吻倒真不是自诩。
苏联援华的战役机首要是伊15（外号“黄莺”）和伊16（外号“燕子”）。这两种飞机是其时国际军机中的先进机型，各有过人之处。伊15是双翼机，飞翔安稳，转向回旋扭转功能优异，缺陷是飞翔速度较慢。而伊16是单翼机，飞翔速度快，爬高、爬高功能超卓，不足之处是操作没那么灵敏。
面临它们的首要对手——日本的九六式，这两种战役机分别在机动性和速度上大占优势，二者又刚好构成互补，在尔后的空战中，苏联飞翔员使用双机合作的战术，战果明显。
苏联为我国供给的轰炸机是图波列夫设计局的斯勃快速轰炸机（外号“喀秋莎”），它以轰炸机的面貌呈现，其速度乃至比日本九六式战役机还要快，单凭速度就能脱节日本飞机的追击。
苏联国防部长伏罗希洛夫在1937年9月接到了指令，要求招集最好的自愿飞翔员，向我国派送战役机和轰炸机。名义上是“自愿飞翔员”，实际上彻底是以军事指令的方式抽调，这些飞翔员来自苏联各地，多为经历比较丰富的飞翔员，其间还有一些空军试飞员。
为防止影响日本，苏联对我国的帮助极为隐秘，乃至在苏联内部都采取了严厉的保密办法。整个帮助方案用“Z行动方案”代称。依据其时援华飞翔员的回想，第一批来华的飞翔员接到调令时，乃至都不清楚自己的目的地。有不少人猜想是前往正在进行内战的西班牙。由于他们的指挥员雷恰戈夫旅级（旅级是苏联高档军衔，相当于准将）、后来担任我国空军参谋的索尔上校等，都曾在1936年作为自愿飞翔员到西班牙参战，是空军部队里鼎鼎大名的英雄人物。
第一批援华的战役机首先在苏联境内的阿拉木图会集，然后飞往新疆，最终在兰州交给我国。在苏联境内，这些飞机上的苏联空军标志就被悉数铲除，机翼上刷上了机徽，连驾驭杆都改成了蓝白相间的空军标志性涂装。
这是一条长达数千公里的超远航程，其时的战役机航程一般不过数百公里，我国紧迫在沿途拓荒简易机场，为这些战役机做中继。
时值寒冬，沿途常常遭受暴风暴雪，气象条件恶劣，简易机场又难以满意安全下降的条件。第一个拓荒这条航路的战役机中队就丢失了一架战机。而在1937年最终的两个月中，先后有20架援华战机在途中失事。1938年今后，苏联的战役机就改为配件，和其他援华兵器装备相同由陆路或是空中运送，到我国再拼装起来。
而轰炸机航程远，直接从苏联的远东地区起飞，半途只需经停乌兰巴托一次，就能飞抵兰州。
