Что касается общих моментов тактики истребительной авиации, то, как правило, сближение с противником республиканские летчики стремились произвести неожиданно для него, используя солнце или облачность. Следующая смена тактики произошла в 1937 году, когда над полем боя авиация мятежников начала появляться смешанными группами в 40—50 самолетов.
Поэтому для атаки бомбардировщиков, сопровождаемых истребителями противника, боевой порядок республиканцев делился на три группы. Первые две связывали боем истребителей ударной группы и непосредственного сопровождения. Третья — атаковала бомбардировщиков.
При отсутствии радиосвязи управление в таком боевом порядке командир осуществлял личным примером. При встрече с противником на встречных курсах первый летчик звена И-15, увидевший противника, доворачивал самолет в сторону от него, затем следовал боевой разворот всем звеном, набор высоты в сторону противника… и атака сверху.
В небе Испании практически впервые сложилась такая ситуация, которая впоследствии повторялась неоднократно: в воздушных боях сталкивались самолеты разных поколений. При этом летчики стремились использовать преимущества своей боевой машины, к какому бы поколению она ни принадлежала. Так, пилоты «Мессершмиттов» Me-109 использовали скорость для внезапного появления и уходили после первой атаки вне зависимости от того, удалось сбить противника или нет (кстати, такая тактика и будет излюбленной в ходе боев на советско-германском фронте). С другой стороны, республиканцы старались затянуть их в маневренный бой. Летчики И-15 старались выполнять разворот в горизонтальной плоскости и, используя меньший его радиус, оказаться позади противника. В групповом бою и в невыгодных для себя условиях И-15 обычно использовали оборонительный круг, прикрывая друг друга с задней полусферы. В конце войны при численном превосходстве в бою против Ме-109 летчики И-16 типов 5 и 6 также использовали оборонительный круг.
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.