淞沪会战如火如荼的进行着，双方伤亡惨重，记者形容淞沪战场就像一部绞肉机，人肉磨，大熔炉。尤其是长江口上的加贺号航空母舰，一天要倾泻几百吨弹药，成为了蒋介石的眼中钉。京沪抗战区总指挥陈诚将军，亲自到航空总署传达蒋介石的要求，让他们想办法拔掉这颗钉子。毛邦初和周至柔认为航母周围有密集的火力网，飞机根本钻不进去，陈诚觉得他们是在消极避战，正在双方争执时，高志航站出来主动请战。
藤野轮宽在空战中被俘，高志航、刘粹刚、李桂东和沈以琴到监狱中看望他，并以商讨空战为借口向他讨教炸沉加贺号的方法。藤野轮宽说唯有人机一体撞沉加贺号，先用无线电发出日方的密码信号，等日方的防空火力网以为是己方的飞机停止攻击时，再利用火力网暂停的间歇冲进去，撞沉航母。藤野轮宽不相信中国人会有这种视死如归的精神，他说如果有人敢站出来做出牺牲，自己可以提供密码。没想到四个人都争着去，最后由藤野轮宽抽中了沈以琴，藤野轮宽将密码写在高志航的手上，并祝他们好运。
藤野轮宽说自己绝对效忠日本天皇，高志航让他解释自己的背叛行为，藤野轮宽深思着说有一种背叛同时也是一种忠诚。他在中国军民的身上看到了抵抗的意志，他希望中国人民在这次淞沪决战上给日本以重重一击，如果日本因此而停战，那将是日本国民的福音。高志航走后，藤野轮宽面向日本的方向虔诚的跪下请罪，请求天皇陛下宽恕他为了拯救日本所做出的背叛行为，并一头撞死在监狱的石墙上，用自己的生命为天皇效忠。
高志航打电话给毛邦初，请求他提前授予沈以琴一枚青天白日勋章，被毛邦初怒不可遏的拒绝，断然挂掉电话。高志航怕沈以琴伤心，还继续拿着电话，嘴里假装应承着。他告诉沈以琴毛邦初已经同意，随后让李耳把自己的一枚青天白日勋章连夜赶送过来。清晨，飞行员们在机场上整装待发，高志航将青天白日勋章佩戴在沈以琴的胸前，沈以琴站出来和队友们一一诀别，战友们忍不住热烈盈眶，高志航一声令下，十几架飞机轰鸣着滑过跑道，冲天而起。
大老刘等人被善次郎抓住，成为他训练新兵的活靶子，大老刘宁死不屈的精神，让日本新兵们感到震撼。善次郎发现高志航的机群，升空迎战，高志航率队拦截住敌机，沈以琴趁机躲过敌人的火力网向加贺号航母全速俯冲，最终将加贺号撞沉。高志航的炮弹和油料耗尽，他呼叫塔台请求迫降，高志航被迫降落在新四军的防区内。
宋美龄到前线慰问伤员，途中遭到日军敌机的袭击，宋美龄受伤昏迷，醒来后依然坚持去往前线，最终被送进医院。高志航醒来看见任逍遥坐在自己的床边，原来他被皖南新四军的游击队所救，游击队的队长正是沈以琴的哥哥沈以瑟。沈以瑟向高志航表达了自己的敬意。他向高志航询问弟弟沈以琴的消息，高志航如实的告诉了他，还给他念了沈以琴的遗书。
周至柔到医院看望宋美龄，赞誉她是抗战的楷模，并将沈以琴用自杀的方式撞沉加贺号和高志航受伤迫降的消息告诉了她，宋美龄听后不胜感慨。高志航被接回南京后，接受治疗，医生说他伤口痊愈至少需要四个月，因此，1937年的9月，他被一架专机送去庐山疗养，母亲、妻子和女儿陪伴着他。但他得到消息，杭州笕桥机场已被日军飞机炸毁，四大队也已解散，日军突破了许多防线，因此令他郁郁寡欢，
宋美龄来看望高志航，还亲自为高志航换药，她告诉高志航，现在只剩下三十几架飞机，蒋介石决定用高价收购一批苏联的雅克战机，但是需要一个可以类比高志航的指挥官带领飞行员前往接机，并在短期训练后，重新投入淞沪会战。高志航不顾伤患未愈，主动请战。宋美龄和周至柔商量准备向蒋介石提议改组空军，重组驱逐机、轰炸机、运输机三个大队，任命高志航为新建驱逐机总队的司令长官，同时兼任辖下第四大队队长。
高志航带领一批飞行员前往兰州接机，他在飞机上宣读了蒋介石对自己的任命。李桂东提醒高志航，毛邦初建议他兼任四大队队长，是想借日本人的手除掉他，还说了他三个必死的理由。1937年11月21日，高志航率领首批十三架雅克战机已经从兰州抵达河南周家口，日本的木更津航空队也悄悄到了北平，他们的目标就是摧毁地面飞机，因此飞机在地面停留的每分钟都很危险，高志航打电话给毛邦初要求直飞南京，毛邦初以气候恶劣让他原地待命。
毛邦初的小姨子李海云，把高志航在周家口待命的消息偷偷告诉了陈冠廷，陈冠廷把情报报告给了山本，山本随后将陈冠廷杀掉灭口，并把消息传给了北平的木更津航空队。善次郎立刻带领机群飞往周家口，高志航迅速下令迎战，可为时已晚，敌机开始俯冲投弹，机场顿时化作一片火海。高志航终于冲上自己的战机，正当他将机头昂起的一刹那，一颗炸弹落下，飞机在半空中四分五裂，高志航壮烈牺牲。
1937年高志航牺牲后，国民政府追授高志航少将军衔，在汉口为高志航举行了追悼会。周恩来代表中共中央亲自参加了追悼会，称赞高志航“是中华民族的英雄，为抗日牺牲的，为民族牺牲的”，张学良为其题词“东北飞鹰，空军战魂”。(剧情百科原创剧情，转载请注明出处!)
