從協同作戰到獨立承擔重慶防空任務
高射炮（機槍）主要運用於低空領域的防空，其作用在於阻擋和打擊低空飛行的飛機，特別是針對轟炸機進行的俯衝準確轟炸，以減少地麵上的損失。照測部隊主要是在夜間作戰，當時中國空軍沒有今天用的雷達儀器，隻能靠探照燈和聽音機來偵察發現敵機。照測部隊在獲得防空情報後，立即以聽音機聽取敵機來襲方向，以探照燈向之照射，大約以兩三個燈交叉捕捉1機，除非它迅速脫離燈光可能照射的空域，否則很難逃脫燈光的追蹤，而被我空軍或高射炮攻擊。
高射炮部隊是日軍大轟炸重慶期間最早開展對敵作戰的部隊。由於日機空襲重慶，首要目標是重慶的空軍基地。因此，高射炮部隊第一階段對日作戰的主要任務就是保衛重慶附近的機場。
1938年2月18日，日機首次空襲重慶的廣陽壩機場，從而拉開了重慶大轟炸的序幕。10月4日，敵機分別空襲梁山機場和廣陽壩機場，並首次竄入重慶市區投彈。中國空軍部隊和高射炮部隊奮起反擊，並由空軍部隊在梁山上空擊落敵機兩架。根據重慶防空司令部第一處的戰果統計，1938年，重慶的防空部隊一共擊傷來犯敵機8架。
1939年5月，日軍將對重慶的空襲重點轉向市區，開始實施所謂的“政略攻擊”計劃，企圖以“無區別轟炸”來迫使中國人民屈服。5月3日，日軍海軍航空兵出動45架飛機對重慶進行大轟炸。中國空軍與高射炮部隊緊密配合，向驕橫不可一世的日本空軍發起猛烈攻擊，當場擊落敵機2架，飛回去的敵機無一完好，其中有27架因損傷過重無法恢複戰力。這是在抗戰時期的重慶大空戰中，中國空軍與高炮射部隊配合最完美的一次作戰。在以後相當長一段時間裏，日軍竟不敢白天來犯，而改在黃昏偷襲重慶。
由於空軍缺乏夜間作戰訓練，其機場也無夜間降落設施，一時間，防禦重慶天空的主要任務就落在高射炮部隊身上。根據重慶市檔案館館藏的《重慶防空司令部直轄高射炮部隊1939年度戰鬥戰果統計表》相關資料記載：1939年間，重慶高射炮部隊對日機作戰18次，其中，7.5口徑炮消耗彈藥1501發，3.7口徑炮消耗彈藥1010發，2.5口徑炮消耗彈藥385發，2.0口徑炮消耗彈藥35發；擊落敵機4架，擊傷18架；官兵亡1人，傷16人。
1940年9月13日，中國空軍的飛機在璧山上空與日本空軍的新型零式戰鬥機發生遭遇戰。由於飛機性能全麵落後於敵機，中國空軍遭遇了抗戰以來最大的一次慘敗，24架戰機被擊落或擊毀，10名空軍勇士陣亡。此後，中國空軍被迫采取避戰策略。整個重慶的防空任務，隻能由地麵高射炮部隊獨自承擔了。這種被動的局麵一直持續到1943年初，中國空軍恢複重建，中美空軍進駐重慶重新奪回製空權為止。
雖然實力懸殊，地麵高射炮部隊無力阻止敵機對重慶的大轟炸，但他們頑強的抵抗，也讓侵略者付出了不小的代價。據重慶防空司令部第一處1942年12月31日編製的表格統計，1938-1941年間，重慶的高射炮部隊一共擊落、擊傷敵機100架。這一統計數據還未包括保衛重慶附近機場以及駐守萬縣地區的高射炮部隊對敵機作戰所取得的戰績。
蔣介石親自過問
蔣介石一直十分關心重慶高射炮部隊的作戰情況，並多次通過手諭的方式，親自調動和指揮高射炮部隊作戰。如1939年8月16日，蔣介石要求軍事委員會侍從室第一處主任張治中，將“重慶附近高射炮及探照燈之位置，與監視通信哨之設置近情詳報”。
同年10月1日，蔣介石令張治中轉示重慶防空司令部：廣陽壩與白市驛兩機場之間夜間防空，探照燈、高射炮應輪流移動，出敵不意打擊敵人。