При подготовке к контрнаступлению одной из главных забот авиационного тыла было создание запасов горючего и боеприпасов. Для их переброски автотранспорту армии пришлось работать с предельной нагрузкой. Многие водители по неделям не покидали своих автомашин.
Весь личный состав ремонтных органов армии, а также специальные бригады инженерно-технического состава частей были заняты восстановлением неисправных самолетов. В частях эта работа была организована круглосуточно. «Все силы и средства на ремонт самолетов!» — под таким лозунгом проводились комсомольские и партийные собрания.
Боевой состав 16-й воздушной армии за октябрь — ноябрь 1942 г. несколько возрос и укрепился. Армия усилилась прежде всего благодаря увеличению числа самолетов в истребительных и штурмовых авиаполках, которые перешли на новые штаты и вместо двух эскадрилий стали иметь три. В каждом полку предусматривалось 32 самолета вместо 20, а в каждом звене — две пары вместо трех самолетов. Эта реорганизация делала авиаполки более полнокровными и резко повышала их боевые возможности.
Воздушная армия за это время получила десятки новых самолетов Як-1 и Як-7, а также ЛаГГ-3 с 37-мм пушкой, что усиливало нашу истребительную авиацию. К 19 ноября в составе армии было 342 самолета (из них исправных 249), в том числе 103 штурмовика, 125 истребителей, 93 ночных бомбардировщика, 7 разведчиков и 14 самолетов связи.
В конце ноября в состав 16-й воздушной армии вошел 2-й бомбардировочный авиационный корпус (бак), которым командовал генерал-майор авиации И. Л. Туркель. Авиакорпус состоял из двух бомбардировочных авиадивизий (бад), вооруженных самолетами Пе-2: 223-й — под командованием полковника Л. Н. Юзеева и 285-й — во главе с Героем Советского Союза полковником В. А. Сандаловым. Авиакорпус имел 122 исправных самолета.
На базе 325-й ораэ был сформирован 16-й одрап на самолетах Пе-2 (командир майор Д. С. Шерстюк, заместитель командира по политчасти майор М. Н. Королев).
Всего к началу контрнаступления Юго-Западный, Донской и Сталинградский фронты имели 1350 исправных боевых самолетов. Из этого числа 308 самолетов (По-2, Р-5, СБ) являлись ночными бомбардировщиками. Общее руководство всеми силами авиации было возложено Ставкой на командующего ВВС Красной Армии генерал-полковника авиации А. А. Новикова, который с небольшой оперативной группой находился в районе Сталинграда. Помимо фронтовой авиации к участию в контрнаступлении привлекались также и некоторые соединения авиации дальнего действия.
Немецкое командование на сталинградском направлении имело к этому времени более 1200 боевых самолетов. Авиация противника несколько снизила свою активность. Это объяснялось большими боевыми потерями и сложными метеоусловиями, возросшим сопротивлением советской авиации и зенитных средств, а также недостатком у врага горючего из-за трудностей снабжения. Тем не менее вражеская авиация не прекращала воздушную разведку и бомбардировку боевых порядков наших войск, оборонявших Сталинград, переправ через Волгу и некоторых объектов тыла.
Поэтому при подготовке к контрнаступлению много внимания было уделено борьбе с вражеской авиацией. Она велась по разработанному штабом армии плану, как путем уничтожения самолетов противника в воздушных боях, так и на аэродромах.
В начале ноября в ознаменование 25-летия Великого Октября штурмовики и истребители 16-й воздушной армии нанесли ряд ударов по шести ближайшим вражеским аэродромам. Для этого было выделено от 228-й шад 18 ночных экипажей. Для прикрытия штурмовиков и блокирования аэродромов противника выделялись истребители от 220-й иад. Штурмовики 291-й шад наносили удар одной группой по аэродрому Большая Россошка, прикрытие выделялось от 283-й иад. Все удары выполнялись в предрассветные сумерки и отличались высокой результативностью. Так, 2 ноября на аэродроме Морозовск летчиками групп капитана Г. И. Копаева и старшего лейтенанта М. И. Боброва было уничтожено 14 фашистских самолетов.
Большое значение приобрела также воздушная разведка. Ее вели все рода авиации. На направлении главного удара войск фронта оборона противника была сфотографирована на всю ее глубину. Воздушные разведчики вскрыли систему инженерных сооружений и группировку вражеских войск, что позволило определить слабые места в обороне и затем нанести по ним сильнейшие удары.
Наряду с выполнением задач по борьбе с авиацией противника и воздушной разведке части воздушной армии с 1 по 19 ноября уничтожали резервы фашистской армии. В основном эти действия вела 271-я ночная бомбардировочная авиадивизия. Ночники не только наносили потери противнику, но и изнуряли его войска перед операцией. В этот период отлично выполняли боевые задания экипажи: летчик М. И. Гуторов и штурман П. А. Ефимов, А. С. Гаврилов и Буйнов, П. С. Пономарев и Н. К. Пивень, Плеханов и Матвеев, Е. Н. Синайский и А. П. Головко, Черняев и Н. М. Хохлов, В. И. Зубов и Д. И. Езерский.