भारतीय वायुसेना की वायुवहन (एयरलिफ्ट) क्षमता की वास्तविक परीक्षा तब हुई जब अक्टूबर 1962 में भारत-चीन सीमा पर युद्ध शरू हुआ। 20 अक्टूबर से 20 ुनवम्बर की अवधि के दौरान वायुसेना की ट्रांस्पोर्ट तथा हेलीकाॅप्टर यूनिटों पर भारी दबाव पड़ा था, क्योंकि बहुत ऊंचाई वाले स्थानों पर स्थित सीमा चैकियों को मदद पहुंचाने के लिए सैनिक टुकड़ियों को पहुंचाने तथा आपूर्तियों के लिए दिन-रात लगातार उड़ाने भरनी पड़ी। पर्वतों पर बने खतरनाक हेलीपैड पर संक्रिया करते समय हेलीकाॅप्टरांे को लगातर चीन के विमान भेदी (एण्टी एयरक्राफ्ट) फायर और छोटे हथियारो ं के फायर का सामना करना पड़ा। युद्ध के दौरान भारतीय वायुसेना ने अनेक साहसिक कार्य किए जिनमें काराकोरम हिमालय में समुद्र सतह से 17,000 फुट (5180 मीटर) की उंचाई पर बनी सी-119 जी विमानों की संक्रिया और लद्दाख में 15,000 फुट (4570 मीटर) की छोटी हवाई पट्टियों पर ए एन-12 बी विमानों द्वारा चुषुल के लिए ए एम एक्स-13 लाइट टैंकों की दो टुकड़ियों की एयर लिफ्ंिटग कार्रवाई शामिल है। 
भारत-चीन युद्ध के कारण आपातकाल की घोषणा की गई जिसके परिणामस्वरूप सहायक वायुसेना (आॅक्जिलरी एयरफोर्स) को भंग करके इसके कार्मिकों तथा उपस्करों को नियमित भारतीय वायुसेना में शामिल किया गया। एक आपातकालीन प्रशिक्षण योजना षुरू की गई जिसमें मद्रास, कानपुर, नई दिल्ली, नागपुर और पटियाला के पांच उड़ान क्लबों की सेवाएं प्राप्त की गईं, 1964 के अंत तक इन क्लबों में 1,000 से अधिक कैडेटों ने उड़ान संबंधी अनुदेश प्राप्त किया। इसके अतिरिक्त, वैम्पायर एफ बी मार्क 52 जो 1961 से एक तरह से इस्तेमाल में नहीं थे नए गठित स्क्वाड्रनों को दिए गए। 
भारतीय वायुसेना का विस्तार तेजी से हो रहा थो, भारत-चीन युद्ध के समय की 28,000 अफसरों तथा कार्मिकों की नफरी 1964 के अंत तक दो तिहाई बढ़ गई लेकिन 33-स्क्वाड्रनों की फोर्स की जनशक्ति की मांग को अभी पूरी तरह कार्याविन्त किया जाना था, तभी 45-स्क्वाड्रनों की फोर्स के लिए विस्तार की महत्वकांक्षी योजना को हाथ में लिया गया (तस्वीर के लिए यहां पर क्लिक करें)। सरकार द्वारा इसकी स्वीकृति अक्टूबर 1962 में दी गई, इससे 1970 के दशक के प्रारंभ तक भारतीय वायुसेना के कार्मिकों की नफरी में 100000 तक वृद्धि की जानी थी। 
सोवियत संघ से लगातार ए एन-12 बी विमान आने और संयुक्त राज्य अमेरिका से सी-119 जी की तीसरी खेप के आगमन के साथ ही भारतीय वायुसेना को कनेडियन डी एच सी-4 कैरीब विमान मिलने शुरू हो गए थे जिनमंे से दो विमान भारत-चीन युद्ध के दौरान सहायता के रूप में कनेडियन सरकार ने वायुसेना को भेट कि ं ए थे। 16 अन्य विमानों की पूर्ति के लिए आर्डर दिए जा रहे थे जिनकी ॅ सुपुर्दगी सितंबर 1963 में शुरू हुई थी, जिससे नं0 33 स्क्वाड्रन की स्थापना हुई। अगस्त 1962 में एक युगान्तरकारी निर्णय लिया गया जिसके फलस्वरूप आगामी दषकों में भारतीय वायुसेना की नफरी तथा स्वरूप में व्यापक परिवर्तन होना था। भारत सरकार ने भारतीय वायुसेना के लिए मिसाइलों तथा लड़ाकू वायुयानों की आपूर्ति के लिए सोवियत संघ के साथ पहली बार एक दस्तावेज (प्रोटोकाॅल) पर हस्ताक्षर किए। सोवियत संघ से 12 मिग-21 फाइटरों की खरीद (तस्वीर के लिए यहां पर क्लिक करें), गैर-पश्चिमी मूल का भारतीय वायुसेना का प्रथम लड़ाकू विमान और भारत में लड़ाकू विमान और भारत में लड़ाकू विमानों के उत्पादन के लिए सुविधाओं की स्थापना के बाद सतह से हवा में मार करने वाली मिसाइलों एस ए-2 (ट्विना) को प्राप्त करना था तथा संक्रियात्मक आधारभूत ढांचे में व्यापक परिवर्तनों के साथ भारतीय वायुसेना को पुनः सज्जित करने आर इसके विस्तार का काम साथ-साथ आगे बढ़ ै रहा था। भारत-चीन युद्ध से पहले भारतीय वायसेना का लक्ष्य केवल पश्चिमी आक्रमण से रक्षा करना था, लेकिन संपूर्ण उत्तरी तथा पूर्वी सीमा की असुरक्षा संबंधी खतरे को देखते हुए संक्रियात्मक आधारभूत ढांचे पर गंभीरता से पनर्विचार आवश्यक हो गया था। अब ु यह स्पष्ट हो गया था कि भारत जैसे विशाल देश के लिए पूर्णतया कार्यात्मक (फंक्श्नल) कमान प्रणाली अव्यावहारिक है और सभी संभावित खतरों का सामना करने के लिए भविष्य में क्षेत्रीय आधार पर संक्रियात्मक कमान स्थापित करना होगा। इस प्रकार संक्रियात्मक नियंत्रण के उद्देश्य से भारतीय भू-भाग को तीन भागों में बांट दिया गया-पश्चिमी, मध्य तथा पूर्वी वायु कमान। तथापि प्रशिक्षण तथा अनुरक्षण (मेंटिनेंस) के लिए समान स्तर बनाए रखने के लिए प्रशिक्षण तथा अनुरक्षण कमान पहले की तरह ही कार्य करता रहा। 
दिसम्बर 1971 का युद्ध
उपमहाद्वीप में युद्ध
भारी बमवर्षक तथा जेट फाइटर
चीन के साथ युद्ध