初任筧橋中央航校教官、蔣介石座機副駕駛、分隊長、中隊長，1938年任空軍第十四隊隊長，此后歷任國民政府第六重轟炸大隊大隊長、八大隊大隊長、中美空軍第五混合團（即第五大隊）副司令、蘭州（第三軍區(qū)）與地區(qū)司令、聯(lián)隊長、空軍總部署長，國防部總務(wù)局長、駐蘇武官。

1949年赴臺，曾任蔣介石侍從室主任，空軍總部主任、參謀長、副總司令等，1963年接任空軍總司令，四年后卸任，后任中華航空公司董事長、國民黨中央評議委員。1984年3月4日病逝于臺北。

抗日戰(zhàn)爭中，徐煥升曾因1938年首次駕機飛往日本本土投撒揭露日本帝國主義侵華罪行的《告日本人民書》而聞名全國。

抗戰(zhàn)初期，日本飛機在我華夏上空橫行肆虐，不可一世；相對弱小的中國空軍只能被動應(yīng)戰(zhàn)。誰也不曾想到， 1938 年 5 月，中國空軍戰(zhàn)士徐煥升、佟彥博遠征日本本土，投下了一捆捆五顏六色的傳單，博得了世界人民的廣泛同情和尊敬；大長了中國人民的志氣。這就是抗戰(zhàn)史上著名的“紙片轟炸”，亦稱為“人道遠征”行動，徐煥升、佟彥博也由此記載在民族英雄的史冊上。

這次遠征日本的飛機選用的是兩架美制 B-10轟炸機；這種飛機裝有兩臺功率為 775 馬力的發(fā)動機，翼展 21.49 米，機長 13.63 米，起飛重量為 7430 公斤，最大時速 343 公里，升限 7300 米，航程 1900 公里，機上安裝有機槍三挺，可攜帶 1025 公斤炸彈，每架乘員為 4 人。空軍前敵總指揮部把這次遠征定為雙機編隊。 1403 號機為長機，由徐煥升駕駛， 1404 號機為僚機，由佟彥博駕駛。隨機機組人員共 6 名。

寧波櫟社機場被確定為東征的前線機場。

當(dāng)日 15 時 23 分，兩架銀白色的馬丁 B-10B 重型轟炸機滿載上百萬份傳單從武漢漢口機場秘密起飛。

飛在前面的是長機 1403 號徐煥升，拉開一定距離的是僚機 1404 號佟彥博。二人肩負著如此光榮而艱巨的使命，心情異常激動。

兩架神鷹在櫟社機場進行了最后的檢修和加油。

晚飯后，兩位機長帶著機組人員聚集在起飛線一側(cè)的飛行員休息室，一面等候武漢總部的電令，一面展開軍用地圖，再一次校對了航線。

入夜 11 時，電務(wù)科長送來的漢口急電：可以出擊，祝一切順利！

11 時 20 分，徐煥升、佟彥博等機組人員來到起飛線。黑暗中，沒有誰發(fā)出指令，八個人整齊地排成一列，遙對西方發(fā)出莊嚴(yán)地宣誓：為吾中華，抗日救國，飛渡重洋，遠征三島。以吾神鷹，警告日寇，喚醒人民，制止戰(zhàn)爭。 8 名勇士緊緊地擁抱在一起， 8 顆熾熱的心合著一個節(jié)拍跳動著。

23 時 48 分，跑道兩側(cè)突然亮起了杏黃色的跑道燈。接著耳機里傳來了指揮員的命令：“起飛！”兩架戰(zhàn)鷹呼嘯著騰空而起，消失在遙遠的夜空，橫跨東海，向 800 多公里外的日本本土飛去。

5 月 20 日凌晨 2 時 20 分，轟炸機飛臨日本上空。從空中鳥瞰，夜幕下的日本列島，誠如一條張牙舞爪的鱷魚。

2 時 45 分，兩架飛機以 3500 米的高度飛臨九州的重要城市長崎市上空。長崎是日本發(fā)動侵華戰(zhàn)爭的前哨城市，也是日本空軍重要的出擊基地。市內(nèi)設(shè)有多處軍火工廠，同時也是日海軍基地。

次日，長崎市民走出屋外，驚異地發(fā)現(xiàn)空中紛紛揚揚地散落下無數(shù)紙片，猶如漫天的大雪一般，這是中國轟炸機上撒下的傳單。上面用日文醒目的印著：《中華民國全國民眾告日本國民書》、《中華民國總工會告日本工人書》。也有警告日本軍閥的傳單，上面寫著：“爾再不馴，則百萬傳單一變而為萬噸炸藥矣，爾其戒之！”

再說執(zhí)行任務(wù)的中國戰(zhàn)機，飛離長崎之后，雙機在黑夜中時前時后，時高時低，互相策應(yīng)，配合默契。終于在 3 時 45 分，飛臨九州北部城市福岡上空。在中國戰(zhàn)機所投照明彈的映照下，隱藏在黑暗中的福岡城在機身下暴露無遺。佟彥博立即報告長機：“目標(biāo)到達�！彪S之傳來了一聲清晰的命令：“投彈！”傳單像雪片一般飛撒下去。機上報務(wù)員不斷地向國內(nèi)發(fā)回電報：“空中沒有阻攔，無數(shù)探照燈銀柱直插云霄，高射炮火密集噴射；我機安全飛離……”

雙機按預(yù)定目標(biāo)依次飛臨久留米、佐賀、熊本及九州各城市，撒下傳單上百萬份，在日本本土上空飛行近 2 個小時。

這一夜，日本九州各地亂成一團 ，中國飛機每到一地都投放照明彈并撒下傳單。一時間，空中紙片紛飛，地上人聲嘈雜，各地?zé)艄馊�都熄滅，探照燈往空中亂照，高射炮瞎打一氣。不待日軍殲擊機起飛，中國飛機即已飄然而去。

5 月 20 日，旭日東升，萬里無云，中國遠征日本的轟炸機身披霞光，勝利返航。 8 時 45 分，佟彥博機組在玉山機場首先降落， 9 時 24 分，徐煥升機組在南昌機場降落。雙機加油后再度起飛，于上午 11 時 13 分在武漢上空會合，然后在漢口機場，徐徐著陸。

漢口機場上鼓號齊鳴，掌聲雷動。各界人士數(shù)千人在機場熱烈歡迎遠征的勇士勝利歸來。

中國共產(chǎn)黨高度贊揚這一壯舉。 5 月 23 日，周恩來、吳玉章分別代表中國共產(chǎn)黨和八路軍親赴武漢國民黨航空委員會政治部，向空中的勇士們贈送了錦旗。佟彥博心潮起伏，飽含熱淚接過了錦旗，周恩來說：“你是英雄，抗日英雄，愛國的英雄……”中共中央的贈旗上赫然寫著“德威并用，智勇雙全”八個大字。

根據(jù)國民政府軍委會的命令，全體機組人員均受到晉升一級并獲受勛嘉獎。