雙方最先發生交集的是兩架偵察機。 飛當蒼龍護航艦隊和日軍運輸船隊及護航艦隊在台灣屏東縣以南一百多公里的海域會合的時候，這兩架都只裝備了一挺機載機槍的偵察機在距離這片海域大約三十公里的地方相遇了。學兵軍這邊是一架海燕偵察機，駕駛該機的學兵航空兵拼命的想要靠近日艦隊會合海域以獲取詳細情報，日軍的偵察機便竭盡所能的進行攔阻，雙方經過長達一刻鐘左右的飛行技巧比賽以後，那架海燕如願的靠近了日艦隊所在海域，後面的副駕駛用照相機拍下了十餘張照片以後，隨即在日軍偵察機的歡送下返航了。
半個小時以後，相關日艦隊的具體情報便被傳到了學兵軍各級指揮部門以及各前線指揮官手。學兵軍一方，指揮官一共有三人，其台海航空兵團司令薛長空負責指揮航空部隊以遏制日海航部隊；東山艦隊劍魚部隊的黃天勛則負責統一指揮東山艦隊和海口艦隊一共兩百零七艘劍魚魚雷快艇；二十三艘明級潛艇和十一艘宋級潛艇則由徐凱統一指揮。
當日混合艦隊距離預定伏擊海域還有一小時裡程的時候，幾乎同一時間，廣東梅州軍用機場和福建南平軍用機場， 105遠程航空師和107程航空師和301殲擊機師、302遠程航空師一共一百四十四戰機呼嘯著相繼升空，向綠島方向飛了過去。四十分鐘以後，當這些戰機已經出現在澎湖島鬼子視野時，台灣高雄軍用機場，303殲擊機師和304程航空師也相繼升空，升空畢，在薛長空的調度下編成兩個集群，然後匯同遠程趕來的105遠程航空師和107程航空師和301殲擊機師、302遠程航空師，呈大菱形編隊向綠島空域飛了過去。
日艦船會合以後，指揮權立刻被集到了蒼龍號航母的艦長柳本柳作大佐的手。柳本柳作為人十分謹慎，他一邊不間斷的下令讓蒼龍號航母飛行隊隊長江草隆繁少佐派出偵察機前往台灣島方向偵察，一邊又讓防空雷達兵集精神注意觀測。蒼龍號航母上裝備的防空雷達乃是日本軍工部門研製出來的最新產品，偵測半徑在兩百公里左右。是以，當301殲擊機師張曉林率領的大編隊作戰機群剛剛出現在澎湖島上空的時候就被日軍偵測到了。雷達屏幕上出現的密密麻麻的小光點立刻將鬼子雷達偵察兵嚇壞了，他們立刻向柳本作了匯報。柳本聽說來襲敵機規模在一百架以上，小心肝立即揪緊了，第一時間讓通訊參謀給台北的小林躋造發電，請求他立刻出動台北航空兵團予以支援，然後下令發布防空警報，同時給江草隆繁還有龍驤號航母上的飛行隊長山神正恭大尉、沖鷹號航母上的飛行隊長吉本夜沐大尉下令，讓他們立刻起飛所有艦爆機迎敵，同時將艦轟機收入機庫。下達完了這道命令，目送蒼龍號上的零式艦爆相繼騰空，柳本心稍安，又給江草隆繁下令，讓他們注意攔截方位，先將戰線維繫在防空射程邊緣即可，等台北航空兵團支援過來以後再行主動出擊。
日本人在發現學兵軍的魚雷艇部隊向台灣集結以後之所以還敢於大搖大擺的繼續按照既定航線返航日本本土也是有所倚仗的。一者，日本人通過設在沖繩的機場給名存實亡的台北航空兵團補充了四十八架零式陸爆；二者，在鳳翔航母艦隊遭到偷襲全軍覆滅以後，日本人改變了蒼龍護航艦隊搭載的艦載機的機種比例。一改以往的艦爆機最多只占一半比例的情況為三分之二，所以，蒼龍號和龍驤號並沖鷹號三艘航母，此時搭載的艦爆機數量總共有八十三架，且其有六十架是最新型的零式艦爆。
如果台北航空兵團能夠及時趕到戰場的話，那麼單從戰鬥機數量作比較，日軍超過一百五十架（台北航空兵團原來也有大約二十架左右的各型戰機），學兵軍卻只有兩個殲擊機師一共七十二架，日軍數量上占據壓倒性優勢。日軍又能輔以多達三十艘左右的巡洋艦、驅逐艦提供的防空炮火，理論上來說，已經足夠抵禦住學兵軍的這一次空襲了。
空戰很快就發生了，薛長空駕駛的那架空堡壘在抵達戰場以後，隨即上升到了一萬米左右的高度開始充當指揮機。在他的調度下，七十二架各式白鰭豚戰鬥機以雙機編隊向徘徊在日軍艦群西北方向上空的日機沖了過去。而同一時間，多達七十二架的空堡壘和白鰭豚轟炸機卻四散而開，就好像在獵物周圍尋找機會的狼群一樣，對下面的日艦群虎視眈眈起來。
「
