La aviación jugaría un papel importante durante la batalla de Teruel, aunque su intervención estaría marcada por las duras condiciones climatológicas de aquel invierno, mucho más rigurosas en el espacio aéreo que sobrevolaban los aparatos.

Así, en la primera fase de la batalla su operatividad estuvo más limitada por el hielo y las fuertes nevadas caídas en diciembre y enero. No obstante, la aviación desempeñaría numerosas acciones de relieve con el bombardeo continuo de columnas de aprovisionamiento y de concentración de tropas en la inmediata retaguardia o con el ametrallamiento y bombardeo de la primera línea, como ocurrió en el ataque sobre los Altos de Celadas, en los que participaron más de doscientos aparatos. En esta acción se produciría el abatimiento de un importante número de aviones, y, entre ellas, la del jefe del grupo de Romeos, comandante Negrón.

En otras ocasiones, la acción de la aviación fue determinante a la hora de desbaratar acciones ofensivas, como la que tuvo lugar en Singra a finales de enero de 1938, en la que los soldados de la 27 División se vieron sometidos al fuego de los aparatos de la Legión Cóndor en el tránsito por la llanura. En esta acción sería derribado un avión alemán por el fuego de un caza republicano.

Numerosos fueron, también, los combates aéreos sostenidos entre la caza de ambos contendientes, con una buen número de derribos, destacando el del as de la aviación nacional, Carlos de Haya, que había sido condecorado con la Cruz Laureada de San Fernando por el auxilio prestado en vuelos de suministro a los defensores del Santuario de la Cabeza, y que sería alcanzado en el último día de la batalla en las proximidades del Puerto de Escandón.

Al comienzo de la batalla la aviación franquista debía contar con cuatro centenares de aviones de todas clases, mientras que la aviación republicana apenas pasaba de los trescientos aparatos. Esta desproporción se sintió, particularmente, en las acciones de bombardeo, que fueron más limitadas por parte de la aviación gubernamental.

Un episodio singular tuvo lugar durante el primer día del año 1938, en el que un piloto de la Legión Cóndor, el teniente Runze, sobrevolaba la salida de la ciudad hacia Valencia ametrallando indiscriminadamente tanto a las tropas republicanas estacionadas como a la población civil que estaba siendo evacuada, siendo derribado por el disparo certero y afortunado de un fusil ametrallador que desde tierra hizo fuego contra el aparato que volaba a muy baja altura.

Al igual que este piloto, otros tres aviadores alemanes serían derribados durante la batalla de Teruel. El último, precisamente, cerca de Valdecebro y en los últimos días de la batalla, mientras la aviación castigaba con dureza a la infantería republicana en su ataque sobre el Alto de la Torana. Muy cerca de Valdecebro, igualmente, en los bombardeos de Sierra Gorda, recibirían su bautismo de fuego los aviones alemanes conocidos como Stukas.