इस युद्ध में आजादी के बाद पहली बार भारतीय वायु सेना (आईएएफ) एवं पाकिस्तानी वायु सेना (पीएएफ) के विमानों ने एक दुसरे का मुकाबला किया। इससे पहले इन दोनों वायु-सेनाओं ने १९४० के दशक में प्रथम कश्मीर युद्ध में हिस्सा लिया था जिसमें कि १९६५ युद्ध की तुलना में इनका योगदान बहुत कम और केवल परिवहन तक ही सीमित था।

भारतीय वायु सेना के पास बड़ी संख्या में हॉकर हंटर, भारत में निर्मित फॉलैंड नैट, दे हैविलैंड वैंपायर, इ इ कैनबरा बमवर्षक और मिग-21 की एक स्क्वाड्रन थी। पाकिस्तानी वायु सेना के फाडटर प्लेन थे- 102 F-86F सैबर और 12 F-104 स्टारफाइटर, और 24 B-57 कैनबरा बमवर्षक। संघर्ष के दौरान भारत और पकिस्तान वायु सेनाओं का अनुपात 5:1 था। हलांकि युद्ध में दोनों वायुसेनाएं समान थीं, क्योंकि चीन के युद्ध में प्रवेश करने की संभावना से बचने के लिए अधिकतर भारतीय वायु सेना पूर्व की ओर तैनात थी।

पाकिस्तानी विमान ज्यादातर अमेरिकी थे, जबकि भारत के पास सोवियत व यूरोपीय विमानों का मिला जुला बेड़ा था। ऐसा बहुत प्रसारित था कि पाकिस्तान के अमेरिकी विमान भारत के विमानों से बेहतर हैं, लेकिन किछ विशेषज्ञों के अनुसार यह सही नहीं था क्योंकि भारतीय वायु सेना के मिग 21, हॉकर हंटर और फॉलैंड नैट फाइटर की परफॉर्मेंस उनके प्रतिद्वंद्वी पाकिस्तान के F-86 सैबर से बेहतर थी। युद्ध में पाकिस्तान की नं० १९ स्क्वाड्रन का नेतृत्व करने वाले एयर कमांडर (सेवानिवृत्त) सज्जाद हैदर के अनुसार- हालाँकि भारतीय वायुसेना के वैंपायर फाइटर विमान F-86 सैबर के मुकाबले पुराने और कमज़ोर थे, लेकिन हंटर विमान शक्ति एवं गति दोनों में ही उनसे बेहतर थे।

भारतीयों के अनुसार F-86 छोटे से फॉलैंड नैट (Folland Gnat) के सामने कमज़ोर था जिसके कारण इन विमानों को "सैबर नाशक" कहा जाने लगा था। पाकिस्तान वायुसेना का F-104 स्टारफाइटर उपमहाद्वीप में उस समय का सबसे तेज गति का फाइटर विमान था और उसे प्रायः "पाकिस्तान वायुसेना का गर्व" कहा जाता था। लेकिन सज्जाद हैदर के अनुसार वे विमान इस सम्मान के लायक नहीं थे क्योंकि ये "४०,००० फीट से अधिक की ऊंचाई पर उड़ने वाले सोवियत बमवर्षकों को रोकने व मुकाबला करने के उ्देश्य" से बने थे, ना कि कम ऊँचाई पर तेज तर्रार फाइटर विमानों के साथ लड़ने के लिये। अतः ये उस समय के माहौल के उपयुक्त नहीं थे।" भारतीय वायुसेना स्टारफाइटर की वजह से चिंतित थी, किंतु लड़ाई में ये उतने प्रभावी साबित नहीं हुए जितने कि कहीं अधिक धीमे किंतु कहीं अधिक फुर्तीले,फॉलैंड नैट फाइटर।
फिर भी सैबर और नैट्स के बीच चले द्वंद युद्ध में सुपरसोनिक गति के साथ, सैबर कही ज्यादा सफल रहा।
दोनों देशों ने लड़ाई में हुए नुकसान के एक-दूसरे के विपरीत दावे किए हैं तथा कुछ ही तटस्थ सूत्रों ने उनका सत्यापन किया है। पाकिस्तानी वायुसेना का दावा था कि उसने भारत के 104 विमान गिराए और अपने 19 विमान खोए, जबकि भारतीय वायुसेना ने दावा किया कि उन्होंने पाकिस्तान के 73 विमान गिराए और अपने 35 विमान खोए। एक तटस्थ स्रोत के अनुसार, युद्ध समाप्ति के शीघ्र बाद ही हुई एक परेड में पाकिस्तानी वायुसेना ने 86 F-86 सैबर, 10 F-104 स्टारफाइटर, और 20 B-57 कैनबरा विमान उड़ाए जिससे कि भारतीय वायुसेना का 73 पाकिस्तानी विमान गिराने का दावा गलत प्रतीत होता है, जो कि उस समय 
पाकिस्तान की लड़ाकू विमानों की लगभग संपूर्ण प्रथम पंक्ति थी। 

पकिस्तान वायुसेना के केवल एक स्क्वाड्रन को खोने के दावों को, भारतीय सूत्रों ने नकारते हुए बताया है कि, पाकिस्तान ने शुरूआती युद्ध के 10 दिनों के भीतर ही इंडोनेशिया, इराक, ईरान, तुर्की और चीन से अतिरिक्त विमान हासिल करने की मांग की थी।

स्वतंत्र सूत्रों के अनुसार, पीएएफ ने कुछ 20 विमान खो दिए थे जबकि भारतीयों ने 60-75 विमान खो दिये थे। पाकिस्तान ने युद्ध की समाप्ति तक अपनी 17 प्रतिशत अग्रिम पंक्ति की ताकत खो दी, जबकि भारत का नुकसान 10 प्रतिशत से भी कम था। इसके अलावा, यह अनुमान लगाया गया है कि यदि संघर्ष तीन सप्ताह तक और चलती तो पाकिस्तानी नुकसान में 33 प्रतिशत की और बढ़ोतरी होती और भारत का नुकसान 15 प्रतिशत होता।

नुकसान का आकलन
हवाई युद्ध
युद्ध-पश्चात
खुफिया ऑपरेशन