1939年日军的“航空进攻作战”未获预期效果。而秋来冬去后，中国力量有所增强，抗战立场依然坚定。1940年春夏之交，笼罩四川盆地的浓雾消失散尽。日军此际又组织“101”作战行动。

101号作战规定参战部队以上年空袭得手的海军航空队为主力，在继续攻击国民政府战略和政略中枢的同时，要求有关兵种要“密切协同，进攻内地”，“消灭重要设施”，进一步扩大了空袭范围，1940年4月10日，日海军部对参战航空兵下达了“战争要务令”，具体策划对中国内陆腹地，“要用大部队实施猛烈攻击”，“甚至不惜采取不分昼夜的执着的攻击”，日本学者指出，101号作战是首次使用所有的日本航空兵，来对重庆进行战略轰炸，而负责组织这次战略轰炸的日军头目是曾任日本海军航空兵本部教育长的大西陇治郎。他于1940年5月自东京调赴汉口，升任海军第二联合航空兵团少将司令。大西抵华后即在武汉三镇周围机场，集结了以90架中程攻击机为基干的300余架战机，按军部“要务令”条例，针对中国战时首都组织“执着”的空袭。

在这次战役中，值得一提的是日本空军首次出动了当时世界上最先进的“零式”战斗攻击机，并于8月19日在日机第30次轰炸重庆时担任了护航与空战任务。日军部曾在《101号作战概要》中洋洋得意写道：“零式战斗机12架出击，重庆上空已无敌机”，“在我战斗机部队（即护航“零式”机队）完全控制空中的情况下，我机有效地实施了轰炸。”得到“零式”机护航的日本轰炸机，有恃无恐，对重庆的空袭更其“猛烈”。

日军“101号作战”，是从1940年5月18日开始空袭重庆的。从5月18日到9月20日之间，日本空军大约平均3天就有一轮，合计逾30轮，以攻击重庆市内外军事设施。日海军航空司令部报告称：海军出动飞机作战1737架次，投弹128081吨；陆军出动飞机作战286架次，投弹12485吨。由此推算，日军对重庆的每一轮轰炸，约共出动飞机70架次；每一轮投弹约22吨，掷向这座本已满目疮痍的战时首都。

位于重庆北郊百里之外的复旦大学在上年的日军“航空进攻作战”中，未遭弹火破坏，而在1940年夏，却成了扩大轰炸范围的日机攻击目标。

5月27日上午9时许，日机数架第一次窜至北碚，肆意轰炸校园。面对这突如其来的战祸，教务主任孙寒冰教授临乱任事忙这忙那。竟至日机当头，炸弹着地，一声巨响，弹片飞起，顿时把他杀戮得身肢四散。

与此同时，日机还对准学生宿舍俯冲扫射。此刻，四川省财政厅长、省粮食储运局局长、重庆金融界巨头刘航琛的长子刘晚成，正在该校求学。他听见枪声便钻进床下躲避。无奈墙瓦单薄，一串机关炮子弹破窗而入，击穿床板，将刘晚成射杀。事后，该校法语系教授蒋碧薇女士证实道：二十九年五月，僻处黄桷镇的复旦大学被炸，一时弹片横飞，硝烟四起，教授学生，死伤枕籍。孙寒冰先生就在这次落难，死状之惨，命人不忍卒睹。我住处附近就是复旦大学的医务室。轰炸过后，一批批的同事、同学及老百姓，被舁抬挽扶而来，施以紧急救治，肢体破碎，惨状真是怵目惊心！有一位同学大概已被震死，全身毫无伤痕，眼睛也睁着。救护人员还想予他人工呼吸，助他苏醒。可是终于回天乏术，废然放弃。另一位同学两膝中了弹片，皮肉翻开，变成两个血球。看了他们伤势，我只感到头皮发麻，而呻吟、哀嚎之声，更是时时刻刻环绕耳边。

时隔一天，5月29日，日机99架飞抵重庆，轰炸小什字、道门口、棉花街一带的商业区。这天上午，中国著名经济学家、重庆大学商学院院长马寅初，正从沙坪坝进城住进位于道门口的四川省银行三楼的一间密房为当晚在社交会堂举行的讲演准备发稿。

他辟居小楼，伏案疾书。以至预发警报响过竟未听见。而门房侍者认为屋内无人，便锁上大门进了防空洞，直到震耳欲聋的爆炸声响起，马寅初才发现自己困入险境，他环顾四周，出路只有跳窗而去。可这三楼的窗台离地近20公尺，自已已届58岁，正踌躇间，日机又俯冲轰炸。马寅初心头一横，便揣起公文，裹上棉被，调整好姿势跳下楼去。

当晚，社交会堂座无虚席，与会者窃窃私议马院长遇险的传闻，称他不会如约到场，预定开会时间刚到，只见主办人陪马寅初健步登台。原来，他着地只觉右肩生疼，自幸尚无大碍，便又去准备那篇题为《西南建设与货币问题》的稿子去了。

6月份，日军对重庆的空袭近乎白热化程度。其中，6月10日、11日、12日、24日、25日、27日、28日、29日等8天的轰炸尤为惨烈。

6月11日，日机126架分四批，袭击市区街道民宅。先后投掷炸弹、燃烧弹200余枚，炸死炸伤居民60余人，毁损房屋100余幢，位于市区枇杷山的苏联大使馆一带中弹多枚，房屋一部震塌。附近的法国哈瓦斯通讯社、德国海通社，弹着较近，建筑几乎全毁。

12日，日机145架，于中午12时许，分批窜入重庆上空，轮番空袭闹市街区及嘉陵江沿岸的江北城区，共投弹480余枚。市民死伤多达1400余人，炸毁商铺民居约300余幢。这次轰炸还摧毁了位于小什宇及大梁子的两座重庆佛教古刹罗汉寺与长安寺的大部建筑。针对日军光天化日下蓄意攻击佛门圣地的暴行，寓居重庆的中国佛教太虚师，特地发函呼吁各国佛教徒“灭此恶魔”。

在暴日空军肆虐之际，太虚师本着驱邪惩恶的佛门教义，1940年3月18日倡导组织了著名的重庆“僧伽救护队”，开展救助被难僧俗大众的活动。当年，各地寺庙奉派至重庆华岩佛学院的30余名弟子，以及华岩寺10余名年青力壮的僧人，率先在全国建立起第一支僧伽救护队。内分救护、总务、研究三组，并日夜进行军事防空及战地救护的训练。重庆一吕姓爱国人士，一次资助救护队银元400大洋，为50名队员特制了灰布短褐僧服。这一支头顶戒疤的救护队员，脱下架裟，换上战袍，阵列威武，多次开赴市中区及邻近乡镇，或游行宣传或治疗救护，表现了广大僧众为国入世的热忱。

在其后的一个月中，日机轰炸目标重在摧毁各类学校教育设施。6月27日，日机90余架分三批飞往学府区，轮番掷弹数百枚，国立中央大学试验室、校办厂及教职员工住宅等被毁房舍数十幢，7月4日，日机两架再度空袭狂炸。中央大学、重庆大学校园中弹百余枚，校舍被毁百余间，员工死伤十余人。幸由学校提前放暑假，且经临时紧急疏散，师生员才免遇复旦大学的惨祸。

日军针对重庆的“101号作战”，以8月19日、8月20日的空袭最为疯狂。美联社记者报道称：

自19日1时35分至20日14时，重庆连续四次遭受轰炸，使西郊商业区、郊外及江北的广大地区遭到破坏。38处起火，殃及房屋和商店2000余座以上，死伤数百人。巴县县城仅残留五分之一，其它全归于尽。重庆的街道几乎已无法辫认。

重庆《中央日报》具体记载道：19日下午1时许，敌机190架分4批侵入市空投弹。3时解除警报。被炸地区有：两浮交路、大掏湾、中二路、两路口、通选阶、学田湾、都邮街、犬栗子、储奇门、磁器街、关庙街、较场口，共30余处中弹起火，延烧数小时。其中大梁子、较场口、磁器街灾情尤重，死伤百余人，无家可归者二千人。20日下午2时许，敌机170架分5批侵入白市驿及市区投弹。寇机向商业区及平民区以多量烧夷弹狂炸，到处火舌数丈，无法过人。望老门、大梁子、半边街、打铁街、东井街、都邮街、会仙楼、小梁子、大阳沟、千厮门等，十余处被烧。青烟与白云相连。下半城新丰街、望龙门、白象街、模范市场、银行仓库；再上来打铁街，长安寺、小什宇、字水街、棉花街，各处火舌喷吐，浓烟冲天。小什字十字堂尖尖的塔顶沉浸在浓烟中。新街口的火和新丰街的火，都是从街的两面同时起的，十丈以外，热气熏炙，不能立足。全市精华付之一炬。