W październiku 1936 jako ochotnik znalazł się w składzie pierwszej grupy radzieckich lotników dowodzonych przez Jakowa Smuszkiewicza, którzy zostali wysłani do Hiszpanii w celu walczenia w wojnie domowej. Brał udział w obronie Madrytu wraz z Siergiejem Dienisowem, Iwanem Kopcem, Iwanem Łakiejewem, Pawłem Ryczagowem i innymi. Podczas tej wojny wykonał 66 lotów bojowych samolotem I-15, w walkach powietrznych zestrzelił 4 samoloty wroga osobiście i 2 w grupie, był ranny. W styczniu 1937 wrócił do ZSRR na leczenie i odpoczynek. Za udział w wojnie domowej w Hiszpanii otrzymał tytuł Bohatera Związku Radzieckiego. W marcu 1937 został dowódcą klucza i oddziału w 65 eskadrze lotnictwa myśliwskiego Sił Powietrznych Kijowskiego Okręgu Wojskowego w Kijowie, od listopada 1937 do sierpnia 1938 uczył się w Lipiecku na wyższych lotniczych kursach doskonalenia kadry dowódczej Sił Powietrznych Armii Czerwonej, w 1938 został przyjęty do WKP(b).