由于邢海帆积极要求参战，一年后调至著名的中美空军混合联队第3大队第28中队任分队长，直接参加对日作战。其间曾多次去印度接收新购进的美式新型战斗机P-40N和P-51，并驾驶这些飞机飞越“驼峰”天险回国，使这些新装备及时投入抗日空中战场。此后，邢海帆又被调入国民党空军前线作战部队，亲身经历了许许多多大大小小的空中生死搏斗。
当时，日本空军在中、美空军的联合打击下，由强变弱。中国空军的作战目的，主要在获得战场上的空中优势，以减轻陆军遭受日军的空中威胁。所以，运用兵力侧重于以歼击机部队主动出击，强行轰炸扫射敌之重要基地。为了对抗日军在河南的攻势，第3大队以梁山、安康为基地，频繁出动，袭击敌地面目标，阻击敌地面攻势，邢海帆多次参与出击任务。
1945年1月上旬，邢海帆参加了对敌武汉空军据点的强行攻击，这是一次较大规模的空中战役，他所在的大队担任主攻突击任务，助攻和间接掩护任务则由第5大队和美军空军第14航空队的部队承担。连续3天，他们共出动飞机近1000架次，集中优势兵力，分别对武汉地区的王家墩、徐家棚、南湖等3个日军机场，进行突袭。当时，邢海帆是28中队的分队长，带队参加主攻突击，任务是轰炸扫射机场上和地堡里的日机，每架飞机都携带两捆带降落伞的炸弹，这种炸弹便于在低空投掷，专门用来破坏飞机和杀伤人员。第一天，当飞临徐家棚机场上空时，只见停机线上整齐地排列着20多架盖着蒙布的轰炸机，那正是经-常利用夜间骚扰我机场的日军轰炸机。猎物诱人，邢海帆不禁高兴得大叫起来，哪管敌人的地面强烈防卫火网，立即带队俯冲下去，一阵猛射后，接着投弹轰炸，滚滚的浓烟顿时笼罩了停机场。第2天继续出动，邢海帆继续担负突击南湖机场的任务，轰炸扫射疏散隐蔽在地堡里的敌机。第3天出动，邢海帆担负掩护任务，没有遇到敌机。两天的突击，3大队击毁地面敌机多架，邢海帆自己驾驶的飞机也中弹10余发，幸能勉强飞回了基地。这次空中战役，总共击毁敌机71架，击伤57架。从此敌人在武汉地区的空中力量，基本上被消灭，直到日本投降，敌空军在武汉地区再也没有力量组织起象样的空中抵抗了。
在整个抗日战争期间，邢海帆参加过数十次对空、对地作战行动，先后驾机击毁日军20多个火车头，炸毁敌舰数艘，击落击伤敌机8架，获奖章、勋章多枚，并得到当时美国总统罗斯福颁发的团体荣誉勋章，晋升为空军上尉。
