Кардинально ситуация в воздухе изменилась с появлением, с одной стороны, И-16 типа 10 (пушечные), а с другой — Ме-109Е новой модификации с трехлопастным винтом изменяемого шага и 20-мм пушкой. Теперь в схватке с противником летчики И-16 могли надеяться только на свое летное мастерство. При атаке на такие самолеты советские летчики выполняли половину виража с переходом в пикирование, разгонялись и тем самым значительно ускоряли все эволюции в бою. Однако летчики более скоростных Ме-109Е были свободны в вертикальном маневре, и, если уходили из-под атаки, то легко перехватывали инициативу в воздушном бою. Таким образом, республиканским летчикам необходимо было решать исход боя в первой же атаке. Второго шанса противник не давал.
Поэтому зачастую единственным выходом была имитация повреждения самолета с планированием на предельно малую высоту, с тем расчетом, что противник сочтет их сбитыми. Если же поврежденный самолет становился неуправляемым, летчик вводил его в пикирование и на малой высоте, на выходе из кабины, раскрывал парашют — в этом случае не требовалось обычных 200 метров, гарантировавших безопасность покидания самолета.
В Испании, вероятно, впервые в истории воздушных войн XX века истребители широко применялись и для действий по наземным целям, используя высокую точность своей стрельбы. Эффективным вариантом штурмового удара летчика-истребителя считалось применение бомб малого калибра в сочетании с огнем бортового вооружения. Обычно бомбометание осуществлялось с пикирования с высоты 2000—2500 метров, после чего выполнялся заход с пологого пикирования на ту же цель с малой высоты с применением стрелкового оружия.
Как уже упоминалось, в Испании для штурмовых действий широко привлекался И-15. При этом, как правило, истребители становились в круг и по очереди атаковывали цель до тех пор, пока не заканчивались боеприпасы.
Испанские летчики, обучавшиеся в Кировобадской летной школе СССР, в обязательном порядке проходили практику по бомбометанию 25- и 50-килограммовых бомб. По большей части для их применения использовалась атака с пикирования, причем результаты бомбометания были высокими. Для бомб основными целями были танкетки, позиции артиллерии, в то время как скопления войск расстреливались из пулеметов.
Истребители успешно применяли штурмовые действия и для нарушения железнодорожных перевозок. Штурмуя поезда, находившиеся в пути следования, они обстреливали их из бортового стрелкового оружия. Способы атаки движущегося транспорта и порядок применения имевшихся средств поражения только начинали отрабатываться, и поэтому рекомендации по их применению нередко были противоречивы. Так, например, боевая практика показывала, что движущуюся цель лучше атаковывать, выбирая параллельные с ней курсы. С другой стороны, опыт советско-финской войны вполне определенно указывал и на высокую результативность атак, выполняемых с малой высоты на поперечных с целью курсах.
