지난 1950년 6월 25일 전쟁이 발발하자 다음날인 6월 26일에 이근석 대령 등 10명과 함께 미군으로부터 F-51 무스탕(Mustang) 전투기를 인수하기 위해 일본으로 건너갔다.
당시 미측이 제의한 F-51 전투기 인수 조종사 선발조건은 ‘훈련 없이도 전투기를 탈 수 있는 조종사’였다.
김 신 중령은 인수에 참여한 10명 중 유일하게 미 공군에서 F-51로 훈련받은 경험을 보유하고 있어 통역과 함께 비행기에 대한 기초적인 설명을 맡아 비행훈련 진행과 전투기 인수에 크게 기여했다.
단 한 번의 비행훈련 끝에 F-51 전투기를 인수해 7월 2일 귀국한 김 신 중령 등은 조국의 운명이 풍전등화와 같은 위급상황에서 이튿날인 7월 3일부터 전투 출격해 묵호, 삼척 지구와 영등포, 노량진 지구전투 등에서 적 부대와 탄약저장소 등을 공격했다.
이후에도 지리산 공비토벌작전(1951년 8월), 대한민국 공군 단독출격작전(1951년 10월) 등 전쟁기간 중 총 19회 출격했다.
특히, 제10전투비행 전대장으로 재임할 때 미 공군이 수차례 출격했으나 성공하지 못한 승호리철교 폭파임무를 맡았다.
승호리 철교는 평양 동쪽 10km 지점에 위치하고 있었으며 평남 중앙선이 지나는 대동강 지류인 남강에 설치된 철교로 군수물자를 중·동부 전선으로 수송하는 적 후방보급로의 요충지였다.
1, 2차 출격에도 임무에 실패하자 김 신 대령은 휘하 지휘관 참모와 전술적 문제를 논의해 적의 극심한 대공포화의 위협을 감수하고라도 고도를 강하해 폭탄을 투하하는 새로운 공격전술을 창안했으며, 1952년 1월 15일에 마침내 승호리철교 폭파 임무를 성공적으로 완수했다.