Задолго до операции для обеспечения бомбардировщиков и штурмовиков к ним были прикреплены истребительные авиасоединения. Боевые действия 3-го бак должны были обеспечивать истребители 6-го иак, 2-й гвардейской шад — 283-я иад, 299-й шад — 286-я иад; 6-й сак имел в своем составе истребительную авиадивизию.
Основным способом прикрытия бомбардировщиков и штурмовиков избиралось непосредственное сопровождение их до цели, иад целью и при возвращении. Кроме того, в зависимости от воздушной обстановки предполагалось заранее высылать группы истребителей в район действий наших бомбардировщиков и штурмовиков с целью сковывания истребителей противника.
В марте авиация противника перед Центральным фронтом особой активности не проявляла. Это позволило к началу апреля отвести основной состав 16-й воздушной армии на тыловые аэродромы (на удаление 80 — 200 км от линии фронта) для приведения в порядок авиационной техники, боевой подготовки и ввода в строй молодого летного состава. Необходимость отвода авиасоединений вызывалась также и весенней распутицей, когда многие передовые аэродромы на продолжительный срок становились непригодными для базирования авиации.
В связи с малой активностью войск обеих сторон на передовых аэродромах были оставлены лишь 283-я иад и гвардейские 79-й шап и 44-й нбап. На них возлагались следующие задачи: отражение налетов авиации противника и прикрытие своих войск, периодические вылеты на штурмовку по вызову с передовых КП, действия ночью по нарушению перевозок противника и ведение разведки. Оперативную воздушную разведку вели 16-й одрап и эскадрилья 98-го гвардейского одрап ВГК со своих аэродромов.
В ходе боевой подготовки с летным и техническим составом главное внимание было уделено повышению боевой выучки и овладению в совершенстве эксплуатацией авиационной техники, а также изучению опыта боевых действий лучших экипажей. Личный состав 286-й иад переучивался на новом самолете Ла-5, который превосходил фашистские истребители по скорости на 40–80 км/час, а также по вертикальному маневру.
Во всех авиационных частях и соединениях состоялись конференции летного и технического состава, после чего командование воздушной армии провело двухдневный сбор командиров и начальников штабов авиасоединений. На сборе были заслушаны доклады генерала С. И. Руденко «Наши задачи на весенне-летний период 1943 года» и командиров 3-го бак, 2-й гвардейской шад и 1-й гвардейской иад «О боевом применении бомбардировщиков, штурмовиков и истребителей и взаимодействии между ними».
В апреле 1943 г. 16-я воздушная армия произвела 1601 боевой самолето-вылет, при этом летчики провели 13 воздушных боев, в которых сбили 4 самолета противника, на земле уничтожили и повредили 6, потеряв 4 своих самолета.
В начале мая авиасоединения воздушной армии перебазировались на передовые аэродромы, где продолжалась боевая подготовка. При этом главное внимание уделялось освоению тактики ВВС и авиационной техники, совершенствованию штурманской и воздушно-стрелковой подготовки. Летная тренировка была целеустремлена на шлифовку техники пилотирования, улучшение слетанности боевых порядков звеньев и эскадрилий при выполнении различных задач, отработку приемов ведения воздушного боя, особенно группового. С молодыми летчиками осваивался район боевых действий и производился его облет. Летный состав изучал наземного и воздушного противника.
Политотделы армии и авиасоединений, а также партийные и комсомольские организации в период подготовки к операции провели большую работу по мобилизации всего личного состава на успешное выполнение боевых заданий командования. Командиры и политработники разъясняли авиаторам положение на фронтах, популяризировали боевой опыт армии в прошедших боях, организовывали встречи молодежи с бывалыми летчиками и штурманами.
Командование, политоргаиы, партийные и комсомольские организации воспитывали у личного состава неудержимый наступательный порыв и готовность любой ценой выполнить поставленные задачи.
Инженерно-технический состав авиасоединений, частей и ремонтных органов армии организовал четкую работу по восстановлению и ремонту авиационной техники. Авиаспециалисты работали, не считаясь со временем. В результате число исправных самолетов достигло 91 % от наличного состава.