第一次世界大战是飞机应用于军事的一个重要时期。大战中空中作战的实践，推动了航空技术的发展，显示了飞机的作战能力，证明了军事空中力量在战争中的作用。
主要以航空侦察和突击战场目标的方式支援地面、海上军队作战
航空侦察，是军事航空部队在大战中贯彻始终的任务，对于制定战役和战略计划起了重要作用。比如，1914年9月3日，法国的一架侦察机在执行任务中，发现德国第1集团军向马恩河机动，英法联军根据这一敌情变化的情报，及时调整部署，于9月5日发起马恩河战役，将德国军队攻至苏瓦松—凡尔登一线。这次战役成为1914年西线战局有利于协约国的转折点。战争转入阵地战以后，由于阵地的进攻作战需要在宽大的阵地正面选择敌人防御薄弱的环节实施突破，阵地的防御作战需要根据敌人的进攻布势实施有重点的防御，并且需要及时掌握敌方后续梯队的行动采取防御措施，因此，军事航空部队实施航空侦察的重点转向战役和战术侦察。航空侦察情报成为组织与实施阵地进攻和防御作战的主要情报来源。
航空侦察机
比如，1916年，俄国军队的西南方面军在夏季进攻战役中，利用航空侦察获得的情报，准确地了解了敌方的防御部署。同时，俄军又设置一些假的突破地段，使德军的航空侦察不能获得真实情报，从而保证了俄军战役准备的顺利进行和实施进攻的突然性。这一时期，航空侦察的方法也有了改进，较多地使用了空中照相侦察的方法，使航空侦察更为有效。1918年8月，协约国联合军队在发起亚眠战役之前，通过航空照相侦察，全面地获得了德军的防御体系资料，为组织进攻作战提供了准确的情报。突击战场目标，直接支援地面军队作战。在索姆河战役中，英法联军的航空兵部队，首先采用了用机载武器突击战场目标的强击作战方法。
战役中，协约国在拉西尼至埃比泰恩70千米正面上，集中了航空兵部队40%的力量，其中在突破地段占有2倍于德军兵力的优势。在地面炮火准备之后，协约国的飞机对敌方战场的堑壕和小型目标实施强击，起到了*伤敌人的有生力量和挫伤敌军士气的作用，直接而有效地配合了地面军队作战。因而，在伊普尔战役、凡尔登战役和圣米耶尔战役等其他一些战役中，都使用了强击作战方法直接支援地面军队作战。由于强击活动的支援作用得到发挥，促进了强击部队和强击机的发展。
交战双方都开始组建专门进行强击活动的航空兵部队，如德军建立的“作战飞行小队”，成为强击航空兵的雏形。交战双方还专门生产了具有良好的低空、超低空飞行性能和一定的火力，同时在要害部位有防护装甲，能进行强击活动的飞机。当时以德国制造的“容克”型和英国制造的DH.4型为较好的强击机。为了有效地发挥航空兵支援地面部队作战的作用，开始建立了一套作战的指挥体系，主要将航空兵部队隶属于地面军队的战役军团或战役战术兵团的指挥体制，以保证与地面部队作战行动的协调一致。
夺取制空权的作战
随着航空技术装备水平和作战能力的提高，为了保证己方航空兵部队有效地遂行作战任务，保证后方目标和重兵集团不受敌方空袭的威胁，交战双方开始并日益重视争夺制空权的斗争。
第一次世界大战中争夺制空权的斗争，大致分为3个阶段。第一阶段争夺制空权的斗争，是从西线转入阵地战以后开始的。法国的航空兵部队取得了军事航空史上第一次空战的胜利。1914年10月5日，法国飞行员约瑟夫·弗朗茨和空中观察员路易·凯诺驾驶一架加装机枪的“瓦赞”式侦察机，击落了1架执行侦察任务的德国飞机。这次战斗揭开了第一次世界大战中空战的序幕。战争转入阵地战以后，战线趋于稳定，交战双方设计并制造了专门用于空战的歼击机。这种飞机的特点是机动性能好，速度较大，具有空战火力。法国制造的“莫拉纳·索尔尼埃”型飞机，就是最早用于空中歼灭敌机的歼击机。歼击机的出现，促使交战双方于1915年，相继在航空兵部队中建立歼击机航空兵种，为展开争夺制空权的斗争创造了条件。
协约国在这一阶段掌握了空中作战的主动权，主要是由于其歼击机的战术技术性能和歼击机部队的数量较同盟国占有优势。法国的“莫拉纳·索尼尔埃”型单翼歼击机装有机载前射机枪，飞机螺旋桨桨叶的边缘装有钢楔，还有能偏转击中桨叶的机枪子弹，这在一定程度上解决了机载机枪的前射问题，从而便于飞行员在空战中修正射击偏差，提高了射击命中率。
1915年4月1日，法国飞行员罗朗·加罗斯驾驶这种歼击机，击落1架德国双座侦察机。在以后的16天内，加罗斯又击落了5架敌机，成为世界上第一个王牌飞行员。在香巴尼和阿图瓦秋季战役中，英法联军的航空兵部队占有对德军航空兵部队4～5倍的数量优势，在战役的一定时间内限制了德军航空兵部队的活动，争夺制空权的重要性在战争中开始得到体现。但是，由于歼击机性能和技术装备水平有限，双方的歼击机部队数量也不多，所以这个阶段争夺制空权斗争的规模也较小。
歼击机
从1915年10月起，开始了争夺制空权斗争的第二阶段。德国为了改变在制空权斗争中的不利局面，积极改进歼击机的飞行性能和技术装备。
1915年4月19日，法国飞行员罗朗·加罗斯迫降在德国阵地后方，连同飞机被德军俘获。为德国工作的荷兰工程师安东尼·福克对这架法国歼击机进行了仿制和改进，他研制的射击协调装置，解决了机载机枪前射与螺旋桨的协调问题。这种装置在M.SK型双翼飞机上试验成功之后，投入批量生产，装备在“EI”型单翼歼击机上，使这种飞机的射击命中率得到很大提高。后来，又将这种协调装置装备在“福克”型歼击机上。1915年7月，装有协调装置的“福克”型歼击机，战斗在西部战线上空。德国的奥斯瓦尔德·伯克尔、马克斯·殷麦曼等优秀飞行员，驾驶“福克”型歼击机，不断取得胜利。协约国的飞机遭到越来越严重的损失，当时被称之为“福克灾难”的德国也因此扭转了被动局面，开始掌握战场的制空权。
凡尔登战役前期，德军在凡尔登地区集中了168架作战飞机，担负掩护其战役准备，掩护其突击部队的集结以及由集结地域向冲击出发阵地的机动展开。德军航空兵部队采取集中使用和编队作战的原则，牢牢地掌握着制空权，从而保障了德国侦察机能有效地实施航空侦察，保障了轰炸机能在战役发起后，对敌战役后方目标实施突击，并保障了德军地面炮兵在战役第一天能进行9个小时的炮火准备，使法军的第一阵地全部地段和第二阵地部分地段的防御配系遭到摧毁，法军的指挥陷于瘫痪。在索姆河战役中，争夺制空权斗争的规模进一步扩大。协约国接受了凡尔登战役在争夺制空权斗争中的教训，积极研制新型歼击机，如法国生产的“纽波特”和英国制造的DH.2型歼击机，弥补了与德军歼击机在质量上的差距。协约国集中投入了大量的航空兵部队，与德国进行争夺制空权的斗争。
“纽波特”歼击机
索姆河战役初期，双方投入的作战飞机达400架，到战役后期，已达到800余架。当时，英法联军的航空兵部队已占优势。参加争夺制空权斗争的飞机不仅有歼击机，还有轰炸机。争夺制空权的方法不仅是进行空战，而且开始突击德军前线机场。虽然这种突击效果并不大，但是，对改变空中作战形势还是起到了一定作用。在索姆河战役之初，德军对其陆军航空勤务队进行整编，将优秀的歼击机飞行员集中编成多护“狩猎小队”，其中最著名的是奥斯瓦尔德——伯尔克的第二狩猎小队。
1916年8月，已编成7个狩猎小队。9月份，又组建8个狩猎小队。以后编成狩猎中队，并组建“狩猎联队”，作为机动部队使用。德国又将“阿尔巴特罗斯”“哈尔贝斯塔特”等型先进的歼击机装备这些狩猎小队，这样就使技术高超的飞行员与性能优良的飞机相结合，更好地在空战中发挥效用。1916年10～12月，德国第二狩猎小队以损失7架飞机的代价，取得击落76架英国飞机的战绩。1917年4月，在阿拉斯战役中，英国航空部队虽然在数量上占有优势，但是在战役发起后的5天内，就被德国飞行员击落75架飞机。仅4月6日一天的空战，英国就被击落44架飞机。至4月底，英国飞机已经被击落150架，飞行人员损失315名。法国和比利时的飞机共被德国击落200架。为此，英国皇家飞行队将4月份的空战称为“血的四月”。从而，争夺制空权斗争的有利形势转向德国。
1917年夏至大战结束，是争夺制空权斗争的第三阶段。协约国航空部队积极改进装备和变换战术，又逐步夺取并保持了制空权。1918年初，英国的航空部队开始以索普威思FI“骆驼”型、SES型歼击机取代旧式的三翼机，以“布里斯托尔”型飞机换下FEZ型飞机。法国航空部队用新型的斯巴德SX型和“纽波特”27、28型取代原来的斯巴德SV型歼击机。协约国作战飞机的性能和装备已经优于同盟国的飞机，美国参战又使协约国的空中力量得到增强。协约国航空部队采取积极进攻的战法，索姆河战役后普遍采用编队作战。
在主要作战方向，集中歼击机部队，以多个编队梯次出动的方法，深入战线敌方一侧寻机作战，在编队出战的同时，还以“尖子”飞行员单机或小编队出动游猎，打击德国飞机。在第二次马恩河战役的防御阶段，协约国的歼击机部队，有效地限制了德军航空部队的行动，保障了己方轰炸机部队的行动，迟滞了德军强渡马恩河。在战役的反攻阶段，协约国航空部队已经掌握制空权，保障了反攻准备的隐蔽性，达成了反攻的突然性，有效地支援了地面部队作战。
在第一次世界大战中，使用航空力量最多的是圣米耶尔战役。在协约国方面，美国远征军第1集团军航空勤务队集中了美国、英国、法国、意大利等国航空兵部队的96个航空中队，各型飞机共1481架。在战役初期，协约国的歼击机部队，夺取了战线敌方一侧纵深约10千米的战区制空权，有效地保障了己方侦察航空兵的行动。协约国航空部队在美国指挥官威廉·米切尔的指挥下，积极打击德国航空部队，并使己方轰炸机的损失从60%下降到8%，有效地配合了地面部队作战。
这一阶段对以轰炸机突击敌方机场的方法争夺制空权更为重视。在第三次伊普尔战役发起后的第二天，英法航空兵部队即派出4个歼击机中队，掩护3个轰炸机中队出动的27架轰炸机，突击战线当面的15个德国军用机场，但效果不大。
1918年5月，协约国轰炸机部队对亚眠附近的德军机场的突击，取得了使德国陆军航空勤务队第48中队的歼击机几周内不能战斗出动的效果。但是，由于突击机场的作战行动组织指挥复杂，轰炸机的突击威力又有限，并容易遭到敌方空、地火力的打击，所以在第一次世界大战中，突击敌方机场并没有成为夺取制空权的主要方法，空战活动仍然在夺取制空权的斗争中，发挥着越来越大的作用。
第一次世界大战中的空中作战，由战争初期执行侦察、校射等单纯性任务，发展到广泛执行争夺制空权、突击地面目标、支援地面部队作战和轰炸敌方战略后方，打击敌方民心士气等作战任务；由战争初期单一的航空侦察部队，发展到由歼击航空兵、轰炸航空兵、强击航空兵和侦察航空兵等能遂行多种空中作战任务的航空部队。可见，经过第一次世界大战，空中力量已经由一支完全从属于地面军队的纯勤务保障力量，发展成为一支在一定程度上对战争产生影响，发挥积极作用的空中突击力量。
