Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, Trung đoàn KQ 923 đã tổ chức cơ động chiến đấu trên các sân bay, có nhiều sân bay dã chiến với đường băng lát ghi ngắn và hẹp; Trung đoàn đã hiệp đồng chiến đấu với các đơn vị bạn, bắn rơi 107 máy bay các loại của Không quân Mỹ; đánh hỏng nặng hai tàu khu trục thuộc Hạm đội 7 Mỹ. Trong Chiến dịch Hồ Chí Minh lịch sử, Phi đội Quyết thắng của Trung đoàn đã sử dụng máy bay A37 thu được của địch ném bom sân bay Tân Sơn Nhất, phá hủy 24 máy bay và tiêu diệt nhiều sinh lực quân đội Sài Gòn vào chiều ngày 28/4/1975.
Kế tiếp Truyền thống “Đã ra quân là đánh thắng” của KQNDVN, chỉ sau 7 tháng thành lập, Trung đoàn đã lập chiến công đầu tiên trong trận không chiến ngày 4/3/1966, phi công Ngô Đức Mai bắn rơi 1 chiếc F4, Biên đội 4 chiếc MiG17 về hạ cánh an toàn.
Lúc 15 giờ 14 phút ngày 4/3/1966, trên mạng tiêu đồ xuất hiện 1 tốp máy bay địch ở phía Đông Nam Sầm Nưa 40km di chuyển qua biên giới bay về phía Đông Mộc Châu và Tây Nam Yên Bái, sau đấy chúng bay vòng rộng ra ở phía Tây Hạ Hòa, Thanh Ba và bay ra theo đường bay giữa Yên Bái – Nghĩa Lộ. Từ 15 giờ 23 phút đến 15 giờ 47 phút có thêm nhiều tốp máy bay Mỹ hoạt động ở khu vực Hòa Bình – Mộc Châu – Quan Hóa. Nhận định khả năng địch vào trinh sát và đánh đoạn đường sắt Yên Bái đến Thanh Ba, Sở Chỉ huy (SCH) Quân chủng quyết định cho Biên đội 4 MiG17: Số 1 – Phạm Thành Chung; Số 2 – Ngô Đức Mai; Số 3 – Trần Minh Phương; Số 4 – Nguyễn Thế Hôn, của Trung đoàn KQ 923 cất cánh đánh địch lúc 15 giờ 42 phút.
SCH dẫn Biên đội bay về hướng Mộc Châu, lên dần độ cao 5300m; sau khi dẫn vòng qua Phù Yên, SCH cho Biên đội giảm độ cao xuống 4300m nhằm mục đích đánh địch cả trên đường bay vào và bay ra.
Lúc 15 giờ 55 phút, xuất hiện tốp 4 chiếc F4 ở phía Đông Vạn Yên 20km, độ cao 4500m đang vòng về hướng Tây Bắc. Tính toán đúng thời điểm, SCH cho Biên đội vòng phải, bay hướng 90 độ tiếp cận địch. Cách mục tiêu 12km, số 1 phát hiện tốp F4 liền ra lệnh cho Biên đội vứt thùng dầu phụ và bám theo tốp địch. Khi đuổi kịp được 1 chiếc, số 1 bắn 2 loạt đạn nhưng địch cơ động tránh được. Thấy số 2 đang ở vị trí có lợi với chiếc F4 khác, ố 1 chuyển sang yểm hộ và lệnh cho số 2 công kích. Số 2 Ngô Đức Mai nổ 3 loạt đạn, chiếc F4 bốc cháy và cắm đầu xuống đất.
Trong SCH, các sĩ quan dẫn đường phát hiện thêm 1 tốp 4 chiếc F4 bay độ cao 4500m, ở Tây Nam Phú Thọ 20km đang vòng phải, bám vào phía sau Biên đội MiG. Số 3 và số 4 MiG nhận được thông báo của SCH, vừa cơ động tránh tên lửa của địch vừa yểm hộ chặt chẽ cho số 1 và số 2. Sau bốn phút không chiến quyết liệt, cả 2 bên không còn tạo được cơ hội tấn công, Số 1 Phạm Thành Chung quyết định cho Biên đội thoát ly. Biên đội bám theo nhau giảm độ cao bay về hướng Bắc, tới Thanh Ba mới kéo lên cao và vòng về hướng Đông, qua Sông Lô men theo triền Tam Đảo về hạ cánh sân ở sân bay Nội Bài.
Tuy bắn rơi được 1 máy bay F4, nhưng đây là chiến thắng đầu tiên của Trung đoàn KQ 923, mở đầu những chiến công oanh liệt của Trung đoàn sau này. Quá trình chiến đấu, Trung đoàn luôn chủ động khắc phục khó khăn, vừa chiến đấu vừa xây dựng, nhanh chóng trưởng thành và phát triển; xây dựng và phát huy truyền thống đánh giỏi, bắn trúng của KQNDVN. Viết tiếp truyền thống vẻ vang của Trung đoàn: "Trung thành - Anh dũng - Đoàn kết - Sáng tạo - Quyết thắng".
Với những thành tích xây dựng và chiến đấu trong kháng chiến chống Mỹ, ngày 3/9/1973 Trung đoàn được Đảng và Nhà nước phong tặng danh hiệu cao quý: Anh hùng LLVTND; Phi đội 4 ba lần, Phi đội 2 hai lần được tuyên dương danh hiệu Anh hùng LLVTND; 22 phi công ưu tú của Trung đoàn đã được phong tặng và truy tặng danh hiệu Anh hùng LLVTND.
Tháng 5/1975, một bộ phận của Trung đoàn KQ 923 được lệnh cơ động vào sân bay Cần Thơ, đây là lực lượng nòng cốt để thành lập Trung đoàn KQ 937 Anh hùng đã tham gia chiến đấu trên mặt trận Tây Nam.
Phi công Ngô Đức Mai sinh ngày 6/11/1938 tại Nghệ An, nhập ngũ năm 1955, là học viên bay MiG17 đoàn thứ hai tại Trung Quốc. Anh tốt nghiệp về nước đầu năm 1966, xuất kích trận đầu ngày 4/3/1966. Trong trận này, dù bay ở vị trí số 2 nhưng anh đã lập công bắn rơi 1 chiếc F4.
Trong quá trình chiến đấu, Thượng úy phi công Ngô Đức Mai đã xuất kích 63 lần, bắn rơi 3 máy bay Mỹ.
Tháng 4/1966 Thượng úy phi công Ngô Đức Mai cùng với 5 phi công: Trần Hanh, Nguyễn Hồng Nhị, Lâm Văn Lích, Nguyễn Nhật Chiêu, Phan Như Cẩn được vinh dự gặp Bác, Đại tướng Võ Nguyên Giáp và được Bác tặng huy hiệu của Người.
Ngày 03/6/1967 phi công Ngô Đức Mai đã hy sinh trên vùng trời Bắc Giang trong trận không chiến không cân sức với đội hình máy bay F4 và F105 của Không quân Mỹ.
Ngày 30/8/1995, liệt sĩ phi công Ngô Đức Mai được Nhà nước truy tặng danh hiệu Anh hùng LLVTND.
Để tưởng nhớ, ghi nhận công lao của Liệt sĩ phi công, Anh hùng LLVTND Ngô Đức Mai, Đảng bộ, chính quyền và Nhân dân Nghệ An đã quyết định đặt tên đường phố mới mang tên Ngô Đức Mai tại thành phố Vinh theo Nghị quyết số 353/2010/NQ - HĐND ngày 10/12/2010.