所以第2航空军选在离沈阳以东较远的大深井子，沈阳东南较远的奉集堡，鞍山西南较远的耿庄子新建了3个机场。并对离城市较远的鞍山、辽阳机场进行了扩建，增长跑道以符合重型战斗机起飞、着陆、滑跑距离长的需要。
然而美国方面和国军方面却不给关东军喘息的机会，在得知鞍山被轰炸之后的效果还算令人满意后，B－29机群继轰炸鞍山以后，接着又连续轰炸了鞍、沈及辽南各地区，频率之高超出了日伪军的预料。
8月13日13时50分，B－29共5架，轰炸鞍山、本溪，给日军造成一百多人阵亡，三百余人受伤，3架工厂被炸。
8月14日12时25分，由14航空队派出的4架大型轰炸机对鞍山及南满地区进行了侦察，遭到日军航空兵的驱赶，但双方并未交火。
8月16日10时30分，第20航空队司令李梅将军率B－29共95架轰炸了鞍山、本溪钢铁厂，其中轰炸本溪的为8架战机，此次轰炸使的原本就受创严重的鞍山钢铁厂再次遭到重创，产能再次下降20%左右。
8月17日10时30分，B－29飞机109架轰炸了鞍山、大连、本溪、绥中。重点仍为鞍山、本溪的钢铁厂，双方在鞍山展开一场地对空以及空对空的大战，盟军这边损失战机28架，日军方面同样损失惨重。
随后，美军调整战术，放弃轰炸鞍山和本溪等地的钢铁厂，转为轰炸其他军工厂和交通运输线，于是在8月20日10时，91架B－29轰炸了沈阳东塔的军工厂和沈阳铁路调车场，继而又出动40架B－29战机轰炸了大量的军工厂及铁路调车场。
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美军第20轰炸航空队轰炸鞍、沈及辽南地区时，日军战斗机部队主要是以第70、104战队和独立飞行第25中队进行空战。
这几个部队的装备由于新型飞机不足，1个战队中有几种型号的飞机，使技术、战术动作指挥等不易统一，所以拦截效果非常的糟糕。
在美军第二次大规模轰炸鞍山时，当天的气象为层云，所以第70战队决定，1个中队在高度6000米，1个中队在高度8000米搜索攻击，并于B－29到达鞍山前的1个小时起飞。
结果在上升中进云，当这两个中队各到预定的高度时，大部已成为单机。
直到在云缝中发现高射炮弹爆炸的弹幕，才知离B－29轰炸机已经很近，当看到目标时，发现飞行高度还相差很大，接着进行上升。
在进入攻击时，由于速度慢，迟迟不能接近，且遭到B－29的反击。
留空时间较短的“二式”战斗机，很快即退出战斗返航。又因鞍山机场的加油车数量不够，轮次加完油再起飞时，B－29已经返航。
当发现目标后，70战队各机在使用无线电通话时，随便说话，形成相互干扰，无法通报情况和进行指挥，使空中部队，一直处于混乱状态。
这次轰炸使鞍山的炼铁炉、动力工厂遭到严重损坏，炼焦护、加工工厂被命中50多枚炸弹引起大火，人员被炸死267名。
另外市内铁路命中了9枚炸弹，大仓财团的本溪钢铁厂特殊钢厂附近被命中20多发炸弹，需1个月以上的时间才能恢复，70战队还被B－29反击时击落了4架飞机。
在接下来的轰炸中，第15飞行联队接受了上次“二式”单座战斗机须首先返航的教训，令其在其它机种升空后再起飞。但进行空战的主力，仍然是第70战队。
但连续几次鞍山地区的气象在高度5000至7000米处有层云，在层云以下有碎云，所以当长绳胜已率部队起飞穿云上升后又都成了单机，有的发现了目标，跟踪攻击，有的则因有云始终未发现目标，效果同样非常的糟糕。