注：“绝对国防圈”，太平洋战争后期，处于守势的日本为了本土防卫及继续战争，设定绝对必须确保的重要地域，1943年(昭和18年)9月25日由大本营制定，9月30日御前会议决定的大纲中，设定太平洋及印度洋方面绝对必须确保的重要地域，此区域即“包含千岛、小笠原、内南洋(中西部)及西部新几内亚、巽他、缅甸的圈域”。
日军大为震动，为了补上防卫缺口，日本海军组建以陆上基地为出发地，对海上舰队实施大规模攻击的日本帝国海军第二航空舰队，其战斗方针以夜间空袭为主要攻击战术，当时日军有四种设想，分别对应美军从菲律宾、本州至九州、九州至台湾、北海道等地的空袭。
而美军在拿下塞班岛后，把下一个目标设定为菲律宾，于是为了掩护对菲律宾的攻击，对台湾等地进行海空扫荡势不可免，1944年10月5日，美军日第三舰队指挥官小威廉·海尔赛得到太平洋舰队司令官切斯特·威廉·尼米兹指示：“对台湾岛军事设施及港口造成永久性的损伤”。
1944年10月10日，美国海军第38特遣舰队首先对冲绳(琉球群岛)发动空袭。
这个时候日本联合舰队司令丰田副武正在台湾视察，丰田司令在相关情报汇整中知道38特遣舰队的空袭将会为美军登陆部队开道，但他不知道美军到底要登陆哪里，不过反击还是要开始，第二航空舰队司令官福留繁将他手下约470架部署在九州至台湾沿线机场的战机逐渐集结至台湾，位于菲律宾的第四航空军也开始加强战备，严阵以待。
日军在美国发难前已经在探索美军位置，但并没有明确推估美军数量;不过此时日军已经判断出来美海空力量的目的支援菲律宾作战，因此，在日本标准时间10月11日早上开始，日本对菲律宾为中心的西太平洋进行大规模索敌，配备对海搜索雷达的日本侦察机很快得知美军舰队方位。
10月11日下午六点半，日本联合舰队发布12日作战目标概要，下令日本海军第七六二航空队(T攻击部队)在晚上由冲绳(琉球)起飞，趁黑夜及薄暮时刻对美国航空母舰战斗群发动攻击。
同时，台湾岛上的日军也知道自己是美军大规模攻击的目标，所以台湾全岛战斗力量都进入警戒状态，地面防炮人员进入阵地警戒，战斗机则准备在太阳升起之后随时可升空拦截。
而美军则将舰队航空战力划归38.1-38.4等四支战斗部队，38.2特遣舰队负责压制台湾北部三分之一(包含现在的台北都会区、桃园市、新竹县市、宜兰县等)、38.3特遣舰队负责中台湾、38.1与38.4特遣舰队负责南台湾，第一天38特遣舰队总共派遣1,378架战机压制台湾岛空中有生战力。
1944年10月12日，汉考克号航空母舰(CV-19)的船员在准备空袭台湾期间，将火箭装上飞机。
不过，美军没有刻意组织防空。
10月12日，首战开打，持续5天的台湾冲航空战拉开序幕，日军在台湾东方海上发现美国空母机动部队，美军的战斗机早上6点起飞，迎战日军拦截机，在强悍的美军面前，已经迟暮的日军惨败，仅38.2和38.3两个特遣舰队就击落100架日军飞机，而美军仅损失9架战斗机。
同时，美军派出的地狱俯冲者与复仇者式等攻击机群对台湾防空设施进行轰炸，但并没有有效毁灭台湾空防系统。
那攻击美军舰队的日军战机呢?它们并未取得多大战果，日军派出近90架的银河轰炸机、天山舰上攻击机、四式重型轰炸机发动夜袭，但损失54架飞机后却几乎一无所获(由于气候恶劣，云雾天)，而对于美军来说，可以称为损失的仅仅是普利契特号驱逐舰遭38.4特遣舰队的友军误击。
10月13日，战役第二天，天气还是一样糟糕，美军对台湾的空袭效果不好，所以取消了14.00之后的轰炸计划，这使得美军有足够精力面对日军夜袭，当天下午，日军T攻击部队如昨日一般计划趁著日暮直扑美军舰队，再次遭到美军痛击，不过日军也有战果，1架银河成功发射鱼雷打中了堪培拉号重巡洋舰，造成23人死亡，当天美军总共只有2艘重巡洋舰受创，而日军却谎报“包含击沉空母11艘、击破空母8艘、击沉战舰4艘在内，共击沉45艘”的&大战果&。
这两天的战斗是整个战斗的核心，日军损失很惨，据统计，在台湾冲航空战中，日军1,251架战机与轰炸机对阵美军17艘航母为核心的舰队，最终日军损失312架战斗机与轰炸机，美军则损失89架战机(64名飞行员阵亡)，还有2艘巡洋舰受创，其中台湾岛的270架飞机几乎被打到0。之后台湾岛上给重要的军事，工业目标(屏东、虎尾等地可制造酒精燃料的糖厂、高雄港及冈山飞机制造厂(单此工厂便遭受了650吨炸弹轰炸)与石油炼制工业等)均被轰炸，1945年5月31日，美军更是发动了台北大空袭，而日军则因防卫力量受创，根本无力应对。
台北大空袭
台湾冲航空战使得日本航空战力蒙受沉重损失，致使日军在后续的菲律宾战役缺乏足够战机掩护部队，使联合舰队后续发动的莱特湾海战遭受重创。
