ביוני 1939 המליצה וועדת קילנר על צורך בכמה סוגי מפציצים, כדי שהגיס האווירי יוכל לעמוד במשימות שהוקצו לו. בין המפציצים עליהם המליצה הוועדה היו מטוסים בעלי טווח טקטי של 3,000 מייל (כ-4,830 ק"מ; עודכן ב-1940 לטווח של 4,000 מייל, למעלה מ-6,400 ק"מ) וסוג נוסף של מטוסים שיהיו בעלי יכול להגיע לטווח של 2,000 מייל (כ-3,200 ק"מ). ראש המטה הכללי, מייג'ור גנרל מאלין קרייג, שבמשך זמן רב התנגד לשאיפות הגיס האווירי ועיכב אותן, היה עתה קרוב לפרישה. בעקבות נאומו של רוזוולט שינה את טעמו והתקרב לגישת הגיס האווירי. בדומה, מטה משרד המלחמה שינה את עמדותיו ושיתף פעולה עם הדרישות. בכך הסתיים המורטוריום הקצר שהיה על פיתוח מפציצים, ונפתחה הדרך לפיתוח ה-B-29.
במהלך חורף 1939–1940 העביר מייג'ור גנרל הנרי ארנולד, שמונה למפקד הגיס האווירי בספטמבר 1938, קבוצה של קצינים מנוסים למפקדתו, כדי שיהוו מטה לא רשמי. מטרת המטה הייתה להכין תוכנית להגדלת הגיס האווירי ל-50,000 איש עד יוני 1941. תוכנית ההתעצמות של הגיס האווירי התאפיינה בשינויים חוזרים שהגדילו שוב ושוב את ייצור המטוסים, את גודל היחידות הלוחמות, את היקף אימוני המגויסים החדשים ואת הקמתם של בסיסים חדשים. להקים חדשים הוקמו על ידי צוותים שהופרדו מ-15 הלהקים הקיימים, כדי שיהוו את הגרעין שסביבו ייבנה הלהק החדש; כל להק קיים סיפק, בממוצע, שלושה גרעיני הקמה ללהקים חדשים. אנשי צוות אוויר חדשים שסיימו תוכנית אימוני טיסה מורחבת איישו את שאר התקנים בלהקים החדשים ומילאו את המקומות שהתפנו בלהקים הוותיקים. תהליך זה גרם לירידה מתמשכת ברמת הניסיון הכוללת ביחידות המבצעיות. בעיקרו של דבר כל להק ניהל תוכנית אימונים משלו כדי להביא את אנשיו לרמת המיומנות שנדרשה על ידי הפיקוד האווירי של המטה הכללי. האימון המבצעי בכל היחידות סבל ממחסור בציוד, בעיקר כלי טיס, מכיוון שהגיס לא הצליח לעמוד בקצב המהיר של תוכניות ההתרחבות שהשתנו במהירות. זו הייתה תוצאה בלתי נמנעת של טרדות מרובות שיצרו הפרטים המינהליים במהלך ההתארגנות, ומחסור במתקני אימונים, במיוחד מטווחים להפצצה ולמקלענות. נוצר פער גדול בין רמת האימונים הרצויה ובין רמת האימונים שהייתה קיימת בפועל.
התוכנית ההתחלתית של הגיס האווירי, שנועדה לתת הגנה אווירית לחצי הכדור המערבי נכתבה באפריל 1939. על פי תוכנית זו היה צורך ב-50,000 איש, בהם 12,000 אנשי צוות אוויר, ב-25 להקים. עשרת הלהקים הראשונים הפכו מבצעיים ב-1 בפברואר 1940. לאחר ההצלחה הגרמנית במערכה על צרפת ועל ארצות השפלה במאי 1940, אושרה ב-12 ביולי 1940 תוכנית להרחבת הגיס ל-54 להקים, אם כי תקצוב התוכנית לא עמד בקצב הגידול המהיר, ועד 15 בינואר 1941 הוקמו רק 25 להקים חדשים. ב-14 במרץ 1941 אושרה הגדלה נוספת של הגיס האווירי ל-84 להקים, בהיקף של 400,000 איש, עד 30 ביוני 1942. מעבר לקשיים באימונים ובתקצוב הואטה השלמת התוכנית גם בשל העיכובים בבניית התשתית הפיזית הנדרשת: היה צורך למצוא אתרים להקמת תשתית זו, לשאת ולתת על רכישתם ולקבל אישור לפני תחילת ההקמה. המטה הכללי סירב לאפשר לגיס האווירי לבצע עבודה זו ובמקום זאת הוטלה המשימה על הגיס הלוגיסטי (Quartermaster Corps) שגם כך קרס תחת עומס העבודה שהיה מוטל עליו. כאשר כשל הגיס הלוגיסטי בהקמת בסיסי תעופה בשל חוסר יעילות או אי-עמידה בלוח הזמנים, הועברה המשימה לאחריות הגיס ההנדסי של הצבא, וזה ביצע את המשימה אם כי על פי המדיניות הקיימת וללא הבנת צורכי הגיס האווירי.
בספטמבר 1939, כאשר החלה מלחמת העולם השנייה באירופה, היה הגיס האווירי בפיגור גדול מאד בביצוע תוכנית ההתרחבות הראשונה בתחומי כוח האדם ומספר המטוסים הטקטיים. מפקד הפיקוד האווירי של המפקדה העליונה, לוטננט גנרל פרנק מקסוול אנדרוס תיאר את הגיס האווירי כ"חיל אוויר מדרגה חמישית". מתוך 1,500 המטוסים הקרביים שהיו ברשות הגיס רק 800 מטוסים הוגדרו מטוסי קו ראשון, ו-700 מתוך אלה היו למיושנים עד דצמבר 1941. לחיל האוויר המלכותי הבריטי, בהשוואה, היו 1,750 מטוסי קו ראשון, וללופטוואפה היו 3,750 כאלה. מעבר לכך, כוח האדם במטה הלופטוואפה ובמינסטריון האוויר כשלעצמם, היה גדול ממספרו מכוח האדם בגיס האווירי של צבא ארצות הברית כולו. בין המטוסים הקרביים שהפכו למיושנים היו הדאגלס B-18 בולו, נורת'רופ A-17 והקרטיס P-36 הוק. המטוס היחיד שהיה מטוס קו הראשון ב-1939 ונותר כזה עד תום המלחמה היה ה-B-17, וגם מטוס זה עבר שדרוג משמעותי מאד לפני שהיה יכול לעמוד בדרישות הקרביות.
האצת תוכניות ההתרחבות הביאה לכך שעד תום 1940 היו לגיס האווירי 156 בסיסים מכל הסוגים ובשורותיו שירתו 100,000 איש. עשרים בתי ספר אזרחיים לטיס ושמונה בתי ספר טכניים נשכרו כדי שיהיו מתקני אימונים נוספים. ב-10 באוגוסט 1940 נחתם חוזה עם חברת פאן אמריקן וורלד איירווייז לאספקת שירותי אימון בניווט ובמטאורולוגיה, עד להקמת בתי ספר צבאיים שימלאו פונקציה זו.
מטוסים ראשונים מדגם B-17E סופקו לצבא בנובמבר 1941. שני שלישים מקציני הגיס היו בדרגת לוטננט שני (מקביל לדרגת סגן משנה או סגן), שניסיונם התעופתי היה מוגבל מאד וכלל בעיקר את קורס הטיס שלהם. לגיס האווירי באותה עת היו 17 בסיסים עיקריים וארבעה בסיסי ציוד, ומתוך 76 שדות התעופה שהפעיל היו רובם ממוקמים בשדות תעופה אזרחיים או שהיו שדות קטנים, צמודים לבסיסים של הצבא.
רכישת כלי טיס נותרה בעיה משמעותית לגיס האווירי, בשל הסטת חלק מהייצור לטובת בעלות הברית של ארצות הברית. ב-16 במאי 1940, כאשר נפילת צרפת הייתה קרובה וודאית, נאם הנשיא רוזוולט בפני הקונגרס וקרא לאשר תקציב תוספתי של קרוב למיליארד דולר ולאישור לייצר 50,000 מטוסים בשנה עבור הכוחות המזוינים של ארצות הברית, 36,500 מתוכם עבור הגיס האווירי. שמונה עשר חודשים לאחר מכן היו ברשות חילות האוויר של צבא ארצות הברית רק 3,304 מטוסים קרביים (מתוכם 1,024 בשירות מעבר לים) ו-7,024 מטוסים לא קרביים, מתוכם 6,594 היו מטוסי אימון. פיקוד הגיס גדל באוקטובר 1940 ל-24 קצינים בכירים, עם הוספת 15 תקנים לקצינים בכירים בדרגת בריגדיר גנרל ומעלה. עד יוני 1941, כאשר הגיס האוויר הפך לחלק מחילות האוויר של צבא ארצות הברית, היו בו 33 קצינים בדרגת בריגדיר גנרל ומעלה, בהם ארבעה ששימשו בתפקידי משקיף בחיל האוויר המלכותי הבריטי.
פירוק הגיס האווירי.
קשיים פיקודיים.
הנרי ארנולד ניהל את התרחבות הגיס האווירי, על פי הוראתו של הנשיא רוזוולט. הגיס הכפיל את גודלו, מ-15 להקים ל-30, בין ינואר 1939 לדצמבר 1940. ואולם, היחידות הקרביות היו תחת פיקוד האוויר של המטה הכללי ואילו הארגון הלוגיסטי היה באחריות הגיס האווירי. פיצול זה גרם לבעיות חמורות של תיאום, שהיו דומות מאד לבעיות מולן עמד שירות האוויר של צבא ארצות הברית במלחמת העולם הראשונה. במרץ 1939 סיים אנדרוס את תפקידו כראש הפיקוד האווירי של המטה הכללי, והוחלף במייג'ור ג'נרל דלוס ק. אמונס. עם החלפה זו מונה ארנולד "לפקח" על הכוח הטקטי, אך בכך לא נפתרה בעיית הפיצול בפיקוד. ב-5 באוקטובר 1940 הגיש ארנולד הצעה לארגון מחדש של זרוע האוויר על פי קווים תפקודיים. על פי הצעה זו יוקם מטה אווירי, יאוחדו מבנים ארגוניים שונים תחת מפקד אחד, ותינתן אוטונומיה בנושא צוותי הקרקע והתחזוקה. ההצעה הוגשה לראש המטה הכללי, ג'ורג' מרשל, אך הפיקוד הבכיר התנגד לה מיד, בכל היבטיה.
במקום זאת, שני הארגונים הופרדו שוב על פי צו של מרשל ב-19 בנובמבר 1940. הופעלה המפקדה העליונה של הצבא (יותר מחמש שנים לאחר הפעלת הפיקוד האווירי של המטה הכללי). המבנה הלוגיסטי ומערך האימונים הוצאו שוב מידי הגיס האווירי והפעם הועמד תחת הפיקוד הישיר של ראש המטה הכללי. שדות התעופה הוצאו גם הם מסמכות הגיס האווירי והועמדו תחת פיקוד מפקדי הגיסות האזוריים. מייג'ור ג'נרל ג'ורג' ה. ברט (Brett), המפקד בפועל של הגיס האווירי, הוקיע את התוכנית וכינה אותה "הרסנית בעת מלחמה". הבעיות החריפו עוד כאשר הפיקוד האווירי שויך למטה הכללי של הצבא. בשל שיוך זה הועלה אמונס, שהיה זוטר מארנולד כאשר החל את תפקידו, לדרגת לוטננט ג'נרל, כדי שיהיה בדרגה שווה לשאר מפקדי הארמיות בצבא היבשה, לעומת ארנולד שהיה מייג'ור ג'נרל. נוצר מצב שבו אמונס היה כפוף לארנולד, למרות שהיה בכיר ממנו בדרגה.
כפשרה שנועדה ליישב את כל הקשיים הללו הגדיר מרשל את ארנולד כ"סגן ראש המטה האווירי בפועל". מבחינת הגיס האווירי לא הייתה פשרה זו משביעת רצון, אך מעמד זמני זה איפשר לארנולד לתאם בין שני הארגונים של זרוע האוויר, ולהביא לפתרון של רוב הבעיות. עם זאת, התיאום לא היה תחליף אמיתי לפיקוד מאוחד.
יצירת חילות האוויר של הצבא.