恩来与中国国民党和谈后，奉命护送周恩来回延安，此行曾面见毛泽东。在七七事变爆发后，李学炎也多次护送中国共产党重要干部，如周恩来、朱德等人，往返延安与西安，与中国国民党进行会谈，商谈共同抗日。太平洋战争爆发后，李学炎率领空军官校第十二期学生50余名，至美国受训，一年后返回中国。1943年10月，中国空军与美军飞虎队部份成员组成中美空军混合联队，李学炎任轰炸大队大队长。 赴印度喀拉蚩接受B-25之OTU战斗训练并接机返回，实际参与对日作战百余次，立下辉煌战功。 1943年11月25日策划参与“中美混合团联合