1941年日本袭击珍珠港，转年4月18日，美军少校杜拉特率16架B—52轰炸机，成功地轰炸了日本东京，所以一般认为这是对日本本土进行的第一次空袭。其实由徐焕升率领中国空军对日本的“人道远征”，才是日本本土有史以来遇到的第一次空袭，要比杜拉特早三年十一个月。中国空军的这一壮举，不仅使日本始料不及，世界各国也为之震惊。此举称为“人道远征”。而这次“人道远征”的过程也是既惊险又曲折。

1937年12月，南京失陷，日寇侵略气焰十分嚣张，凭借庞大的军事力量，相继占领华中、华南的大片领土。尤其在国民政府迁都重庆后，武汉是重庆政府的政治军事中心和作战物资主要集散地。拥有2700多架飞机的日本空军，加紧对武汉实施空袭和轰炸，同时在中国到处狂轰滥炸，激起举国同愤。于是，国民政府最高当局决定采取一次重大行动，派空军跨海东征，对日本进行“政治空袭”，以此来警告日本当局者。并制定了《空军对敌国内地袭击计划》，空袭时间定在1938年5月下旬，目标是九州、长崎、福冈等城市。这次空袭不投炸弹，只投“纸弹”即散发传单。这样做的目的：一是突破日本人认为日本本土不容侵入的自大狂；二是显示我全民抗战的决心，并对日本国民忠告不施报复的人道国格。时任航空委员会秘书长的宋美龄，对这次远征日本本土称做“人道远征”。

3月初，由军委政治部第三厅厅长郭沫若拟就《告日本国民书》，文告主要内容为：“中日两国有同文同种、唇齿相依的亲密关系，应该互助合作，维持亚洲和全世界的自由和平，日本军阀发动的侵略战争，最后会使中日两国两败俱伤，希望日本国民唤醒军阀放弃进一步侵华的迷梦，迅速撤回日本本土。”同时他还主持编写了《告日本工人书》、《告日本农民大众书》、《告日本工商者书》等多种传单，由日本友人、反战作家鹿地亘翻译成日文。日本反战同盟也撰写了《反战同盟告日本士兵书》。传单总印数达二百万份。

起初，蒋介石的外籍顾问端纳，建议派外籍驾驶员李尔德上尉担当“人道远征”驾机任务。李尔德答应前去，但称执行这项任务风险太大，要求以10万美金作代价。蒋介石不同意采取这种以索取金钱为目的的志愿远征。航空委员会主任钱大钧，就把这个极机密极危险的“人道远征”任务，交给了航空教官、蒋介石专机驾驶员徐焕升，徐焕升毫不犹豫地说：“任何危险，身为革命军人，义不容辞，应把自己贡献给国家。”表示愿意担当“人道远征”这个光荣的任务。

接着由徐焕升遴选优秀飞行人员，组成新编空军第十四队，又称神鹰部队，由徐焕升、佟彦博担任正、副队长。

当时，能够担当远征日本本土的飞机，只有美制的马丁B—10轰炸机，这种飞机最大航速每小时343公里，最远航程为900公里。中国空军购买过9架马丁轰炸机，有5架已在空战中毁损，剩余的的则掌握在外籍志愿队飞行员手中。依据航空委员会与他们所签定的合约，想要立即接收，并非易事。于是中国空军决定智取。他们先让外表书生模样、平日喜穿长袍的徐焕升，与外籍飞行员接触交往，并取得马丁轰炸机相关资料。然后，在一次空袭警报中，命外籍飞行员将马丁轰炸机疏散到成都凤凰山机场，等外籍飞行员离开飞机之后，徐焕升马上部署基地人员卸除飞机上存油，并下令不经批准，任何人不得接近飞机。转天，外籍飞行员返回基地。徐焕升表明自己是新任命的第十四队队长，已经接管了飞机。他们才如梦初醒。

马丁轰炸机顺利取得之后，还必须加以改装和训练，为了增大马丁飞机的航程，把轰炸机的炸弹仓改装为一个大型的油箱。当时越洋长途飞行，还是中国空军的一个难题，幸好徐焕升留学德国时受过严格的长途飞行训练，所以长途飞行训练问题也就迎刃而解。

在空军第十四队飞抵武汉以后，蒋介石和夫人宋美龄亲临武汉南湖机场点名致训，向队长们昭示：“死有重如泰山轻如鸿毛之别，为国牺牲是光荣的，无论成功成仁，决不辜负你们。”徐焕升和队员们抱定“我死则国生”的牺牲精神，留下遗嘱，宣誓以最大努力完成非常使命。

经过近两个月的紧张准备，终于可以整装待发了。远征日本，本应选择风小的月夜飞行，可是，5月间正值梅雨季节，气候一直不适合越洋航行。5月19日，是执行东征日本的最后期限，尽管天气仍不理想，徐焕升还是毅然下令出发。

1403、1404号轰炸机，分别由队长徐焕升上尉驾驶1403号长机，副队长佟彦博上尉驾驶1404号僚机，分队长苏光辉中尉、蒋绍禹中尉，队员刘荣元少尉、吴积冲少尉、雷天春少尉、陈光斗少尉分别担任两架飞机的副驾驶、领航员、无线员。

在残云淡月下，两架轰炸机沿舟山南端直指日本。东海上空海风强烈，加快了飞机航行速度，飞行高度保持在5000公尺以上。出征人员为表达必胜的决心，由徐焕升向蒋介石拍发致敬电文：“职谨率全体出征人员向领袖蒋委员长及诸位长官行最高敬礼，以示参与此项工作之荣幸，并誓各以牺牲决心，尽最大努力完成此非常之使命。徐焕升皓”。这项电文，曾在全国各报刊载，显示了我东征勇士们的悲壮忠勇。

5月20日零点35分，徐焕升给地面人员拍发电报：“云太高，不见月光，完全在黑暗中飞行”。飞行一个多小时后，两架马丁轰炸机飞入日本近海，徐焕升再次向地面发报：“现在成队飞行，一切平安”。

5月20日凌晨2点20分，两架马丁轰炸机飞抵日本九洲西部海岸，飞机紧贴海面飞行，直达长崎港。凌晨3点，长崎市还处在无戒备状态，飞机盘旋一周，借助城市灯光，投下第一批传单。一时间传单像雪片一样纷纷扬扬，散落在长崎市区。飞机按原定计划向北作半圆形航行，飞经佐世保、佐贺、久留米、福冈、九州、熊本整个九洲岛。可是自从飞机进入福冈以后，日方就发现了上空有飞机，立即发出防空警报，并且实行灯光管制，探照灯对空乱照一气。机组人员一面投下照明弹，一面投下传单。，两架马丁轰炸机在日本本土盘旋半个多小时，把带去的20万纸弹——200万份传单全部投完之后，才从容返航。

5月20日拂晓，两架马丁轰炸机飞抵我国东海岸，这时才发现有日军战机试图拦截，同时还遇到日本军舰高射炮的轰击。远征勇士利用云雾作掩护，以高超的飞行技术沉着应对。徐焕升清醒地意识到日军战机一定还在跟踪，就临时决定直飞南昌。8点48分，1403、1404号轰炸机分别降落在南昌和玉山机场，加油后继续西飞。上午11点30分，安全降落在汉口机场。经证实，20日上午，徐焕升和东征勇士经过16小时的长途飞行，终于圆满地完成了“人道远征”的历史使命。

东征勇士胜利归来的喜迅，很快在武汉三镇传开，各界代表云集汉口机场，行政院长孔祥熙、军政部长何应钦、航空委员会主任钱大钧在机场举行了盛大欢迎仪式。汉口市民夹道欢迎凯旋归来的空军勇士。

5月22日，中国共产党、八路军驻武汉办事处代表周恩来、王明、吴玉章、罗炳辉赴航空委员会，分别代表中国共产党和八路军，向徐焕升等空军勇士进行慰问并赠送锦旗。中共驻武汉办事处送的锦旗上写：“德威并用，智勇双全”；八路军驻武汉办事处送的锦旗上写：“气吞三岛，威震九州”，各八个大字。周恩来还发表讲话，赞扬空军勇士们取得的成绩和英勇行为，并与徐焕升和佟彦博合影留念。

蒋介石从洛阳发来专电，嘉慰徐焕升等八位远征勇士。

徐焕升等八勇士东征日本，完成“人道远征”的新闻，成了国内外报刊报道的焦点。美联社评论：“中国空军远征日本的成功，证实中国实力甚强，决非日本所能击败”。路透社以《中国飞机轰炸日本》为题，详尽介绍中国空军远征的经过。香港报纸评论：“传单比炸弹更具威力，中国空军来去自如，足见日本空防不可靠，今后日人不得安宁矣”。

第二次世界大战结束前，美国《生活》杂志评选刊登了二战中闻名于世的12名飞行员照片，徐焕升的照片也在其间，并注明“徐焕升是先于杜拉特轰炸日本本土的第一人”。