ההפגזות שהסתיימו באבדות כה רבות המחישו למנהיגי היישוב עד כמה המפעל הציוני פגיע וחשוף להתקפות מן האוויר. היה זה תמריץ יוצא דופן לאנשי היישוב לקום ולעשות מעשה - כפי שכתב עזר ויצמן על אותם ימים: "הבריטים סופגים לי מפלה אחרי מפלה והבית רווי אווירתה של מלחמה, ואת חיפה מפציצים - ואני לא נותן מה שאני יכול לתת?!"
ההתנדבות לחיל האוויר הבריטי.
ביולי 1940 קראו השלטונות הבריטיים ליושבי שטח המנדט להתנדב לצבא הבריטי. מפקדת חיל האוויר הבריטי בארץ ישראל פנתה גם אל הסוכנות היהודית, שהסכימה להעניק את כל העזרה האפשרית לנושא חרף התנגדויות שונות שהועלו (בנוסף לתביעה האידאולוגית של הציונות שלא להסתמך על כוחות זרים, נטען כי ישנה בעייתיות בכך שהמתנדבים לא ירוכזו בגדודים עבריים ויפוזרו על פני חזיתות רבות). הייתה התלהבות עצומה בקרב היישוב היהודי להתנדב לצבא הבריטי - חיל האוויר הבריטי קבע את מכסת הגיוס על 550 איש, ותוך פחות משבוע גויסו לשורותיו 300 ארצישראלים. תוך פחות משבועיים מספר המתנדבים עלה על 1,000 (650 התקבלו ו-400 נדחו מסיבות שונות), ומפקדת חיל האוויר הבריטי הגדילה את מכסת הגיוס ל-1,800 איש. המכסה הזו לא הושלמה משום שתהליך הגיוס הופסק באוגוסט 1940 בשל חוסר בציוד אישי למתגייסים. הגיוס של קיץ 1940 הוסיף לשורות חיל האוויר הבריטי 1,300 איש, כמעט כולם יהודים, ורק מיעוטם ערבים. יותר ממחצית מהמתנדבים היו נטולי הכשרה מקצועית ויועדו לתפקידי 'שירות כללי' ויתרתם עסקו במגוון רחב של מקצועות (כגון, נהגים, מחסנאים, טבחים, חשמלאים, מכונאי-רכב, נגרים, צלמים, טכנאי-מכשירים, אלחוטנים, מכונאי-מטוסים, חובשים, טכנאי רפואת-שיניים ועוד). לאחר שנפתחה מכסת גיוס חדשה בסתיו 1940, שעמדה על 250 בעלי מקצוע, התגייסו עוד 255 יהודים מן היישוב. בזאת נסתיימה תוכנית הגיוס של חיל האוויר הבריטי לשנת 1940, שבסיומה התגייסו כ-1,500 ארצישראלים שעסקו במתן שירותי קרקע.
בתחילת 1943 נערך עוד גיוס קטן נוסף של כ-100 מתנדבים, ובזאת הסתיים גיוס הגברים לחיל האוויר הבריטי. באמצע 1943 התחיל בארץ ישראל הגיוס לחיל העזר האווירי לנשים (Women's Auxiliary Air Force - WAAF). הגיוס התקדם בעצלתיים ללא עידוד המוסדות הלאומיים, ובכל זאת התגייסו כ-800 ארצישראליות ששימשו בתפקידי פקידות ובעוד מגוון של תפקידים (מכשירניות, מרכזניות, אלחוטניות, צלמות, מפעילות טלפרינטרים וסייעות רפואיות).
הייתה זו תביעה אידאולוגית של מגשימי הציונות שלא להסתמך על גופים זרים, וההתנדבות לצבא הבריטי עמדה בסתירה לכך. ככל הנראה, התנאים המאיימים שבפניהם עמד היישוב הצדיקו את שיתוף הפעולה עם הבריטים (ואכן, עם תום המלחמה, בהיעדר סיבה מוצדקת לחריגה מהאידאולוגיה הציונית, התמוסס שיתוף הפעולה הזה). המוסדות הלאומיים עודדו את ההתנדבות לצבא הבריטי, והיישוב עמד תמיד במכסות הגיוס ואף חרג מהן. הריכוז הגדול ביותר של מתנדבים היה בחיל האוויר הבריטי - למעלה מ-2,000 ארצישראלים. ככל הנראה, הזרוע האווירית נתפשה כזרוע אצילית, וההתנדבות לשורותיה הפריעה לעיתים לגיוס לחילות היבשה. אלפיים המתנדבים והמתנדבות שירתו במגוון רחב של תפקידים, קודמו בסולם הדרגות (גם לדרגות קצונה) והוצבו בכל מקום שבו נדרשה נוכחותם מאפריקה ועד המזרח הרחוק. אמנם ההתנדבות לחיל האוויר הבריטי לא הכריעה את המלחמה, אך ספק אם הבריטים היו מצליחים לשמור על כוח אדם מספיק בחזיתות המשניות (כמו המזרח הרחוק, מצרים ומרכז אפריקה) בתקופה שבה בריטניה הפכה לחזית העיקרית (בתקופת הקרב על בריטניה, מיולי 1940 עד מאי 1941) ללא המתנדבים הארצישראליים. התמורה שקיבל היישוב היהודי בתמורה להירתמותו למאמץ המלחמתי הייתה עצם הניסיון שרכשו המתנדבים במסגרת חיל האוויר הבריטי. ניסיון זה בא לידי ביטוי לאחר מלחמת העולם השנייה בפיתוח הכוח האווירי העברי.
אימון טייסים יהודיים בימי המלחמה.
הארצישראלים שזכו להכשרה בקורסי הטיס של חברות התעופה העבריות בשנים שקדמו למלחמת העולם השנייה ניגשו ללשכות הגיוס של הצבא הבריטי שהוקמו בארץ, וביקשו להתנדב בתפקידי צוות אוויר (טייסים, נווטים ומטילנים). הטייסים העבריים הראשונים, שעד אז הטיסו רק אווירונים קלים, רצו לרכוש ניסיון קרבי במהלך המלחמה. בתשובה נאמר להם כי אין דרישה לטייסים לעת עתה, וגם במגעים שונים שניהלו עם ממשלת המנדט זכו לתשובה שלילית משני טעמים - האחד, חוסר הניסיון של הטייסים הארצישראלים שהיו טייסי מטוסים קלים וחסרי ניסיון קרבי, והשני, בעיית הנתינות הארצישראלית של הטייסים (חיל האוויר הבריטי הסכים לגייס רק טייסים בעלי נתינות בריטית).
גם מנהיגי היישוב השתדלו למען קידום התעופה הביטחונית העברית אצל מפקדת חיל האוויר הבריטי בירושלים ואצל משרד האווירייה בלונדון. בתחילה כוונו מאמצי המשא-ומתן להקמתה של טייסת יהודית שתגייס ארצישראלים ותכשירם כטייסים. הדיונים נכשלו בגלל בעיית הנתינות, אי-יכולתן של יחידות חיל האוויר הבריטי במזרח התיכון להכשיר טייסים, והקושי הטמון בהקמת טייסת לאומית וסיפוק צרכיה המיוחדים. אחר-כך כוונו המאמצים להסרת ההוראה שלא אפשרה לנתינים שאינם בריטים להתקבל לקורס טיס.
בעוד המשא-ומתן עם הבריטים על ביטול ההגבלה נמשך, נעשו מאמצים לאימון טייסים יהודיים בארצות הברית, שיתנדבו לכוחות האוויריים של בעלות הברית, יילחמו בגרמניה הנאצית ואחר-כך למען הגנת היישוב העברי. בשנת 1939 ביקר אליהו גולומב, מראשי 'ההגנה', בארצות הברית והחל לארגן קורס טיס במסגרת תנועת 'החלוץ' שהכשירה בני נוער יהודיים לעלייה ארצה. דוד בן-גוריון, יושב ראש הסוכנות היהודית לארץ ישראל, המשיך את פעולותיו של גולומב בשנתיים שלאחר מכן. קורס הטיס נפתח בשדה תעופה פרטי בניו ג'רזי, לאחר שנקנו שלושה מטוסי אימונים בכספי הסוכנות ועמותת ידידי 'החלוץ'. כעשרים יהודים הודרכו בבית הספר לטיס של התנועה, אך עם כניסת ארצות הברית למלחמה בדצמבר 1941 נאסרו הטיסות הפרטיות בצו השעה (בדומה לאיסור שהיה בתוקף בארץ ישראל עוד בשנת 1940). אחדים ממשתתפי הקורס השיגו רישיונות טיסה מתקדמים, וביניהם בני ה"יישוב" אהרן רמז - שהתנדב לחיל האוויר הבריטי - והיימן שמיר (שכטמן), וכן פנחס טולצ'ינסקי האמריקני. שני האחרונים התנדבו לחיל האוויר האמריקאי, ושלושתם הגיעו ארצה לאחר המלחמה ותרמו לכינונו של חיל האוויר הישראלי.
במקביל לבית הספר לטיסה של 'החלוץ', קמה 'הליגה לתעופה יהודית' שסונפה לתנועה הרוויזיוניסטית בארצות הברית. הליגה שמה לה למטרה להכשיר בני נוער יהודיים בלימודי הטיס למען יילחמו לצד בעלות הברית במלחמתן למען הדמוקרטיה, וזאת כדי שלאחר המלחמה תתמוכנה בהקמת מדינה יהודית. בפברואר 1941 נפתח בית הספר לטיס על שם זאב ז'בוטינסקי; עד כניסת ארצות הברית למלחמה הספיקו כחמישים טייסים יהודיים חברי תנועת 'בית"ר' להתאמן בבית הספר. טייסים אלה התנדבו לחיל האוויר האמריקאי (מחציתם אף לחמו נגד גרמניה הנאצית).
בדצמבר 1941 נקרא משה שרת (שרתוק) למפקדת חיל האוויר הבריטי במצרים. כאחד השתדלנים העיקריים לנושא אימון הטייסים הארצישראליים, נמסר לו כי קורס הטיס בחיל האוויר הבריטי יהיה פתוח מעתה גם לבני היישוב. הלחץ להסרת ההגבלה שיצרה את בעיית הנתינות נשא פרי, ובשנת 1943 הגיעו שני מחזורים של פרחי טיס ארצישראליים למושבה הבריטית רודזיה שבאפריקה (כיום זימבבואה). בין מסיימי קורס הטיס ברודזיה היו בנימין בוניסלבסקי, גדעון שוחט, מודי אלון, עזר ויצמן, יצחק סלע ויריב שיינבאום. הטייסים פוזרו למגמות הכשרה שונות (טייסי קרב, מפציצים ותובלה) ונשלחו לחזיתות השונות, שם רכשו חלקם ניסיון קרבי.
טייסים עבריים אחרים שהשתתפו בקרבות היו יהודים ששהו בארצות אחרות עם פרוץ המלחמה. הללו יכלו להציע את עצמם לקורס הטיס של חיל האוויר הבריטי עוד בטרם התאפשר הדבר לחבריהם בארץ ישראל. ביניהם נמנים לוי הארשר (שהגיע לדרגת מפקד טייסת) ודן טולקובסקי.
תרומתם של הטייסים העבריים לניצחון בעלות הברית במלחמה הייתה זניחה, אך הניסיון שרכשו בחיל האוויר הבריטי בא לידי ביטוי כשפעלו להקמת הכוח האווירי של היישוב בשנים שלאחר המלחמה.
מחלקת הטיס של 'הפלמ"ח'.
מחלקת הטיס של "הפלמ"ח" לא הוקמה על ידי מפקדי הכוחות וקובעי המדיניות, אלא דווקא 'מלמטה' - על ידי 'המשוגעים לתעופה', אותם ארצישראלים שהתגייסו לשורות 'ההגנה' ורצו לממש את חזונם להקים כוח אווירי עברי. בניגוד לפעולה בזרוע הים, למשל, שנתפשה כחיונית בתקופת המלחמה לשם הצלת יהודי אירופה, הפעולה בזרוע האוויר נתפשה כחיזוק לכוחות הקיימים וככוח שולי בחשיבותו. עדיין לא הייתה חשיבות מספקת לרעיון הקמת האווירייה היהודית, ואת זאת ניתן להסיק מכך שמפקדי 'ההגנה' עמדו בסירובם לממן את אימון הטייסים. שוב היו צריכים 'המשוגעים לתעופה' לבנות את הכוח האווירי העברי עם מעט גילויים של הכרה בחשיבות פועלם. אך מאמציהם נשאו פרי, ונוכח התעקשותם התיר מפקד 'הפלמ"ח' להקים את מחלקת הטיס כיחידה סדירה עצמאית. הייתה זו הפעם הראשונה שהוקמה יחידת תעופה ביטחונית עברית שהייתה יחידה קבועה ועמדה בפני עצמה. פעולותיה היו עדיין מצומצמות, אך המחלקה היוותה את התשתית הראשונה של כוח אווירי עברי סדיר.
לאחר מלחמת העולם השנייה.