最激烈的场空战发生在凌晨四点到五点之间。
国空军分三个批次，出动了五个大队的百多架J-20，而美日联军也分三个批次出动了百二十多架F-22A与F-22J。虽然美日联军拥有数量上的优势，但是战场在北京北部山区上空，因此国空军的战斗机得到了地面指挥系统与地面防空系统的支持，发挥出了更大的战斗力，反而占了优势。在双方第二次交手之前，国空军的四架J-20战斗机在地面指挥站的引导下，在几乎帖近地面的高度上穿过了美日联军的空防线，用十多枚导终结掉了在赤峰上空徘徊的架美军支援飞机，其包括两架大型预警机与三架电子战机。受此影响，在第二轮空战，美日联军全面落败，美军损失了二十七架F-22A，日军则损失了十四架F-第三轮交手的时候，美日联军更是连招架的力气都没有，干脆主动撤退，把制空权让给了国空军。
直到天亮之后，随着美军的第二批支援飞机到达，美日联军的战斗机才返回战场上空。
可惜的是，在此期间，国空军因为出动强度太大，后方机场的支援能力又很有限，没能抓住这个难得的机会，也就没能在对地打击上取得多少成绩。当时，国空军只出动了个大队的J-10战斗机，轰炸了正在集结的美日联军地面部队。因为兵力有限，加上主要使用的是非制导药，所以轰炸效果不是很理想，只是让该地区的美军部队将进攻时间延迟了个小时。