עם זאת, המטה הכללי תפס את יצירת פיקוד חיל האוויר כאמצעי להחלשת האוטונומיה של הגיס האווירי ולא לחיזוקה. הפיקוד האווירי היה "מרכיב מתאם" שהיה שווה במעמדו לגיס האווירי ולא כפוף לגַיִס. שתי המסגרות הארגוניות דיווחו ישירות לראש המטה הכללי, הגיס האווירי כגוף המקצועי של זרוע האוויר והפיקוד האווירי כאלמנט הטקטי. עם זאת, כל הקצינים והחוגרים שבפיקוד האווירי, וכך גם אנשי היחידות האוויריות בבסיסים מעבר לים ותחת פיקוד מפקדי הכוח הקרקעי המקומי השתייכו לגיס האווירי. כפילות זו, יחד עם הפיצול בסמכויות, הכבידו על התפתחות הגיס האווירי במשך שש השנים הבאות. רק כאשר התעורר הצורך הדחוף להגדיל את הכוח האווירי, עם תחילת מלחמת העולם השנייה, ניתן מענה לקושי זה. מפקד הפיקוד האווירי של המטה הכללי, מייג'ור גנרל פרנק מ. אנדרוס, היה בעל תפיסת עולם שהייתה חלוקה על זו של מייג'ור גנרל אוסקר ווסטאובר, מפקד הגיס האווירי. שניהם נחלקו לגבי כיוון התפתחות הנכון של הזרוע האווירית - ווסטאובר צידד בקבלת מרות הצבא ובהשתלבות הגיס האווירי בהירארכיה הצבאית, ואילו אנדרוס דגל באוטונומיה של הגיס. ווסטאובר אכף באגרסיביות איסורים נגד כל סטייה מהמדיניות הקיימת, ואילו אנדרוס, שלא היה כפוף לו, נתפס כאיש תעופה רדיקלי. בכך מצא ווסטאובר את עצמו "בצד הלא נכון של ההיסטוריה", כפי שהתברר שנים שלאחר מכן כאשר הגיס האווירי הפך, בסופו של דבר, לחיל אוויר עצמאי.
מעבר לכפילות שנוצרה עם קיומם של שני הארגונים, גם שרשרת הפיקוד לא הייתה ברורה. פיקוד האוויר של המטה הכללי היה אחראי רק על יחידות לחימה אווירית שבתחומי ארצות הברית. הגיס האווירי היה אחראי על אימונים, פיתוח כלי טיס, תורת לחימה ואספקה, ואילו מפקדי גייסות אזוריים, שהיו אנשי כוחות היבשה, היו אחראים על המתקנים והבסיסים ועל כוח האדם שאייש אותם. דוגמה אחת לקושי שעמד בפני המפקדים היא העובדה שהמפקדים, אנשי הפיקוד האווירי, היו אחראים על המשמעת ביחידתם, אך לא הייתה להם סמכות שיפוטית על הכפופים להם, מכיוון שזו הייתה שמורה למפקד הגיס האזורי, איש כוחות היבשה. מפקדי בסיסים של הגיס האווירי היו כפופים לעיתים לארבעה מפקדים שונים: מפקד שדה התעופה סלפרידג', במישיגן (מצפון לדטרויט), היה כפוף בהיבטים שונים של מינהל לפיקוד האוויר של המטה הכללי, לגיס האווירי, למפקד האזורי של הגיס הששי של הצבא, ולראש מחלקת הציוד האווירי. ב-1936 השתפר המצב לאחר שבסיסי הפיקוד האווירי הוצאו משליטת מפקדי הגייסות האזוריים, אך ב-1940 הוחזרו לסמכותם עם הפעלת המפקדה העליונה של הצבא.
בינואר 1936 חתם הגיס האווירי על חוזה עם חברת בואינג לאספקת 13 מפציצים מדגם B-17 מבצר מעופף. 12 מהמטוסים נועדו להוות טייסת לניסוי מבצעי של המטוסים, והמטוס ה-13 נועד לניסויי גוף, לבחינת עומסי גוף. על פי ההסכם היו המטוסים אמורים להימסר בין ינואר לאוגוסט 1937. מחירם של המטוסים הטריד את מזכיר המלחמה, הרי וודרינג, שסירב לאשר בקשות לרכישת מטוסים נוספים. נוצר מצב שלמרות שזרוע האוויר אימצה את ההפצצה האסטרטגית כתורת לחימה עיקרית לאחר יצירת הפיקוד האווירי של המפקדה העליונה, לא היו לה מטוסים לביצוע תורת הלחימה. ב-18 במרץ 1938 יישם וודרינג תוכנית שכללה רכש של 144 מטוסים בעלי ארבעה מנועים, אך האישור בוטל ביולי כאשר המטה המשולב הטיל מורטוריום על רכישת מפציצים ארוכי טווח. רכישת 67 מפציצי B-17 בשנת התקציב 1940 נועדה להיות חלק מביצוע תוכניתו של וודרינג, אך היא בוטלה על ידי המטה הכללי.
אחת הסיבות להטלת המורטוריום הייתה האיבה שרכש לעצמו הגיס האווירי מצד הצי, בשל תרגיל שביצע הגיס ב-12 במאי 1938. באותו יום הצליחו שלושה מפציצי B-17 ליירט את אוניית הנוסעים האיטלקית רקס כאשר הייתה בים במרחק 610 מייל ימי (כ-1,100 ק"מ) מחופי ארצות הברית, מול העיר ניו יורק. במושגי שנות ה-30 של המאה ה-20, טרם כניסתם לשירות של מכשירי מכ"ם, הייתה זו הצלחה גדולה ופריצת דרך, והגיס האווירי דאג לפרסום נרחב של ההצלחה. הצי ראה בכך פגיעה במעמדו ובמשימתו, וייתכן שבלחץ הצי הורה מייג'ור גנרל מאלין קרייג, ראש המטה המשולב, על הגבלת כל הטיסות בעתיד לתחום של 100 מייל ימי (כ-190 ק"מ) בלבד מהחוף. כאמור, הצי והצבא פרסמו הצהרת פעולה משותפת בנובמבר ששבה ואיששה את משימת הגיס האווירי, וקבעה כי משימת הגנת החופים תיערך רק כסיוע לצי, ורק על פי בקשת הצי. בו בזמן אישר המטה הכללי לצי לבצע את משימת הסיור הימי ארוך הטווח על ידי מטוסים מבסיסים יבשתיים, שנמנעה מהגיס האווירי.
מודרניזציה והתרחבות.
כלי טיס חדשים.
במשך 15 שנות קיומו בחן הגיס האווירי והפעיל מגוון רחב של מטוסי מרדף (כפי שנקראו באותה תקופה מטוסי קרב), מטוסים לסיור ומפציצים. דור חדש של מטוסים חד-כנפיים שנכנס לשירות באותה תקופה, יחד עם הופעתה של הפצצה האסטרטגית הובילה לדגמים חדשים שתוכננו באמצע ובסוף שנות ה-30 של המאה ה-20, שהיו עדיין בשירות כאשר ארצות הברית נכנסה למלחמת העולם השנייה. בין הטכנולוגיות המרכזיות שפותחו באותה תקופה היו מערכות חמצן ודיחוס לתאי הטייס, מגדשי טורבו שהיו חיוניים לפעילות מבצעית בגובה רב, מערכות קשר רדיו מתקדמות כמו מקלטי VHF, וכן כוונת ההפצצה המתקדמת נורדן.
אחת מתוצאות מחדל דואר האוויר הייתה בחינת ביצועיהם של כל סוגי המטוסים שהיו ברשות הגיס האווירי על ידי וועדת בייקר. הוועדה מצאה שמטוסים אזרחיים היו טובים בהרבה ממטוסים שתוכננו במיוחד לפי המפרט של הגיס האווירי. הגיס האווירי אימץ את המסקנות ורכש מטוס דאגלס DC-2, שסומל מחדש כXC-32 ונבחן על ידי הגיס. המבחנים העלו שתכונותיו עולות בהרבה על המפרט של הגיס האווירי, והוחלט לרכוש 17 מטוסים מדגם זה לשירות בגיס האווירי. המטוסים שנרכשו סומלו C-33 והיוו את יחידת התובלה הקבועה הראשונה, להק התובלה העשירי. הלהק החל לפעול ביוני 1937 מבסיס רייט-פטרסון, ליד דייטון, אוהיו. ב-1939 הכיר הגיס האווירי בכך שייתכן בקרוב צורך במספר גדול של מטוסי תובלה מודרניים לשירות במלחמה המתקרבת. לצורך זה נרכשו 35 מטוסים מדגם דאגלס C-39, שהיו למעשה הכלאה בין דגמי DC-2 לDC-3. לאחר נפילת צרפת הזמין הגיס האווירי בספטמבר 1940 200 מטוסים מדגם קרטיס C-46 קומנדו, מטוסים שטרם נוסו ונבחנו, ו-545 מטוסים מדגם דאגלס C-47 סקייטריין, הראשונים מבין 10,000 מטוסים מדגם זה (כולל תתי-דגמים שונים) שנודעו יותר בכינוי 1"דקוטה" ששירתו במלחמת העולם השנייה.
הגיס האווירי ראה במשימת ההפצצה האסטרטגית את משימתו העיקרית. ואולם, באיחור רב, החל הגיס לחדש גם את צי מטוסי התקיפה הטקטיים, דרך מסגרת הפיקוד האווירי של המטה הכללי. כך הוכנסו לשירות מטוסי התקיפה נורת'רופ A-17 ודאגלס B-18 בולו ב-1936, מטוס הקרב סברסקי P-35 ב-1937, ומטוס הקרב קרטיס P-36 הוק ב-1938. כל המטוסים הללו נחשבו כמטוסים שעבר זמנם כבר סמוך לכניסתם לשירות, ותחילת המלחמה באירופה דרבנו לפיתוחם של מטוסים יעילים יותר. עד אוקטובר 1940, שנה לפני כניסת ארצות הברית למלחמה, כל מטוס חד מושבי בוכנתי שעתיד להילחם במלחמה כבר היה בשלבי ניסוי, למעט הרפבליק P-47 ת'נדרבולט. עם זאת, העומס הגדול על הגיס האווירי והעדיפות שניתנה להפצצה אסטרטגית הביאה לכך שבפיתוח מטוסי הקרב החד-מנועיים לא הושם דגש על פיתוח יכולת לפעול בטווח ארוך. יכולת זו פותחה רק עם עליית האבדות בקרב המפציצים ארוכי הטווח במהלך 1943.
מטוסי קרב ראויים לציון שפותחו בסוף שנות ה-30 ותחילת שנות ה-40 של המאה ה-20 היו בל P-39 אייראקוברה (שטס לראשונה באפריל 1938), קרטיס P-40 טומהוק (אוקטובר 1938), לוקהיד P-38 לייטנינג (ינואר 1939), נורת' אמריקן P-51 מוסטנג (אוקטובר 1940), ורפבליק P-47 ת'נדרבולט (מאי 1941). התפתחות מטוסי הקרב הייתה מהירה עד כדי כך שבדצמבר 1941 גם ה-P-39 וגם ה-P-40 נחשבו כמטוסים שבקרוב יהיו מיושנים מדי, למרות שעברו פחות מ-18 חודשים מעת תחילת ייצורם. באותה תקופה פותחו גם המפציצים דאגלס A-20 האבוק (שטס לראשונה באוקטובר 1938), נורת' אמריקן B-25 מיטשל (ינואר 1939), קונסולידייטד B-24 ליברייטור (דצמבר 1939), ומרטין B-26 מראודר (נובמבר 1940). למעט ה-B-24, P-47 ו-P-51, לכל המטוסים הללו היו כבר הזמנות עוד לפני הקמת חילות האוויר של צבא ארצות הברית. שלושה מפציצים נוספים היו בשלב פיתוח ראשוניים באותן שנים: בואינג B-29 סופרפורטרס, קונסולידייטד B-32 דומינטור וקונבאייר B-36 פיסמייקר.
התרחבות הגיס האווירי.
בהודעה מיוחדת לקונגרס שמסר נשיא ארצות הברית, פרנקלין דלאנו רוזוולט, ב-12 בינואר 1939, אמר הנשיא כי קיים איום ממשי של מלחמה מתקרבת, וכי אין די בהמלצות וועדת בייקר להגנה מלאה על ביטחון ארצות הברית. רוזוולט ביקש לאשר את הגדלת הגיס האווירי ל-3,000 לפחות. ב-3 באפריל 1939 אישר הקונגרס תקציב של 300 מיליון דולר, לבקשתו של הנשיא, לצורך הרחבת הגיס האווירי: חצי מהסכום הוקדש לרכישת מטוסים, כדי להגדיל את מצאי המטוסים מ-2,500 ל-5,500, וחצי מהסכום יועד לכוח אדם חדש, מתקני אימונים ובסיסים. בקיץ 1939 חודשו ההזמנות למטוסי B-17, שהיו תלויות ועומדות מאז יוני 1938. ההזמנות הראשונות היו תוספתיות בלבד: 39 מפציצים מדגם B-17B ב-1939–1940, 18 מדגם V ב-1940, ו-42 מדגם D ברבע הראשון של 1941. ההזמנה הגדולה הראשונה, עבור 512 מפציצים מדגם B-17E, הוגשה לחברת בואינג ביולי 1940.