Части авиационного тыла воздушной армии в течение апреля — июня 1943 г. также усиленно готовились к предстоящей операции. К началу ее тыловые органы состояли из 30 бао, объединенных в 5 (21, 56, 75, 79 и 80-й) РАБ, 4 инженерно-аэродромных батальонов, 3 аэродромно-технических батальонов, 4 головных авиационных складов, 9 полевых авиаремонтных мастерских, одной стационарной авиамастерской, 14 аэродромно-технических команд, одной автомастерской и одной транспортной авиаэскадрильи. Все бао были укомплектованы личным составом на 90-100 % и на две трети автотранспортом и специальными машинами.
В границах воздушной армии имелось 128 аэродромов (около одной трети было занято авиацией) и 9 площадок для самолетов По-2, что вполне обеспечивало боевую деятельность авиасоединений и частей. Аэродромы истребителей, штурмовиков и ночных бомбардировщиков находились на удалении 25–35 км от линии фронта, а дневных бомбардировщиков — на удалении 60–70 км. Искусственные покрытия имелись на 8 аэродромах. На большей части аэродромов были построены землянки, КП и укрытия для самолетов. Естественной маскировкой обеспечивались две трети аэродромов.
Кроме действующих было подготовлено до 50 ложных аэродромов с 240 макетами самолетов. В период подготовки к операции они 61 раз подвергались налетам авиации противника.
Созданные запасы горючего и боеприпасов могли обеспечить боевые действия воздушной армии в течение 8–9 дней. Кроме того, имелся трехдневный неприкосновенный запас.
С мая 1943 г. боевая деятельность 16-й воздушной армии активизировалась. К ней были привлечены все авиасоединения и части. Наряду с боевой подготовкой армия прикрывала войска фронта, железнодорожный узел Курск, участок дороги Курск — Касторное и свои аэродромы, вела воздушную разведку, уничтожала авиацию противника в воздухе и на аэродромах орловского аэроузла, действовала по войскам, обнаруженным воздушной разведкой, бомбардировала железнодорожные станции и перегоны.
Прикрытие сухопутных войск, как правило, осуществлялось путем вылетов на отражение авиации противника из положения «дежурство на аэродроме», по вызову с передовых КП командиров 6-го иак и 1-й гвардейской иад. В некоторых случаях прикрытие войск велось патрулированием. Так было, например, в июне при проведении войсками 13-й армии частной операции.
Прикрытие железнодорожных узлов Курск, Касторное и участка дороги между ними выполнялось периодическим патрулированием одной-двух пар истребителей, а также вылетами на отражение вражеской авиации дежурящих на аэродромах звеньев, эскадрилий и полков.
Свои аэродромы прикрывали постоянно дежурящие в готовности № 1 пары и четверки истребителей. По данным постов ВНОС или «по-зрячему» (по сигналу с КП полка) они поднимались в воздух. Вслед за дежурными экипажами при необходимости взлетал и основной состав эскадрилий и полков.
На перехват бомбардировщиков противника истребители вылетали группами из двух-трех и более звеньев. Эшелонируя полет по высотам, они частью сил сковывали боем вражеские истребители прикрытия, а главными силами атаковали бомбардировщики.
Разведка немецко-фашистских войск и авиации на основных направлениях велась целеустремленно, чтобы вскрыть намерения немецкого командования. Уже к середине мая воздушные разведчики в районе Орла и Кром установили сосредоточение свыше 900 танков и до 1500 автомашин противника, а на 16 аэродромах этого направления — свыше 580 вражеских самолетов. Было ясно, что противник готовит удар со стороны Орла на юг. Только в июне из 6060 боевых самолето-вылетов на разведку было произведено 1660.
Тактическая воздушная разведка днем выполнялась в основном парами и четверками истребителей. В зависимости от обстановки и района разведки состав группы иногда увеличивался до эскадрильи. Во многих истребительных авиадивизиях были выделены лучшие эскадрильи, которые занимались главным образом разведкой и редко привлекались для выполнения других боевых задач. В июне истребителями впервые была применена аэрофотосъемка, которая дала хорошие результаты. Разведка ночью выполнялась экипажами самолетов По-2. Оперативную разведку вел 16-й одрап и выделенные экипажи бомбардировщиков на самолетах Пе-2. Результаты аэрофотографирования были использованы при изготовлении карт-бланковок для войск.
С целью ослабления вражеской авиационной группировки на центральном участке советско-германского фронта и создания благоприятных условий для завоевания господства в воздухе по плану Ставки в период с 6 по 8 мая была впервые проведена крупная воздушная операция по уничтожению авиации противника на аэродромах, расположенных на широком фронте (до 1200 км). В операции приняли участие шесть воздушных армий.