Especialmente dramático resultaba el desequilibrio aéreo, cuando la aviación militar se había revelado fundamentalmente para las operaciones. La aviación de los nacionales sumaba las fuerzas alemanas, italianas y españolas, estas últimas equipadas mayoritariamente con material italiano. Su superioridad resultaba fundamental en la gran batalla, que los republicanos sólo podían alimentar a través del río, cuyo paso cortaban sistemáticamente los aviones contrarios.
Mientras se combatía en el Ebro, los italianos, y en menor medida los alemanes, llevaban a cabo bombardeos estratégicos destinados a desorganizar la retaguardia y aterrorizar a la población civil. En cambio, la doctrina aérea republicana no se basaba en los bombardeos estratégicos sino en la acción defensiva de los cazas, de modo que, a partir de febrero de 1938, atacó escasos núcleos de población y, durante la batalla del Ebro, llevó a cabo algunos bombardeos contra los pueblos de la Terra Alta ocupados por el enemigo. El ataque más importante cayó sobre Bot el 13 de septiembre.
Los bombardeos aéreos nacionales sobre la retaguardia republicana habían sido muy importantes antes de la batalla del Ebro. Cuando ésta comenzó, el peso de las acciones aéreas nacionales se concentró en los puentes y pasarelas del río y en el apoyo a los asaltos contra las posiciones republicanas del campo de batalla. Sobre todo la aviación italiana, con base en Mallorca, redobló sus bombardeos contra los puertos y ciudades del litoral mediterráneo, con especial intensidad en la retaguardia tarraconense. Entre el 25 de julio y el 3 de agosto, la ciudad de Tarragona fue bombardeada diez veces, con serios daños materiales aunque escasas víctimas, porque la mayor parte de la población había abandonado el casco urbano o se protegía en una excelente red de refugios antiaéreos. Así, sólo se registraron víctimas los días 25 y 26, especialmente en este último, cuando perecieron siete personas. Reus recibió cinco ataques aéreos en los últimos días de julio y otros cuatro en agosto. Otros pueblos de la provincia encajaron diversos bombardeos.
Durante la ofensiva nacional contra Pandols la aviación alemana e italiana, con base en Mallorca, bombardeó Cambrils, L’Hospitalet de l’Infant y varias veces Tarragona. Los bombardeos de la Legión Cóndor resultaban más temibles porque se realizaban a baja altura, logrando mayor precisión a costa de mayor peligro para los aviones. En los últimos días de julio, los puertos de Denia, Sagunto, Gandía, Valencia y Alicante sufrieron diversos ataques aéreos y Barcelona recibió bombardeos considerables; el más violento tuvo lugar el 19 de agosto y destruyó numerosos edificios.
Los bombardeos nacionales se intensificaron seriamente en agosto, extendiéndose a Madrid, numerosas poblaciones catalanas y puertos valencianos. En septiembre continuó la tempestad de bombas sobre la retaguardia a pesar de las protestas que el Gobierno republicano elevaba, desde hacía meses, a Londres y París.