Алексей Сергеевич Виноградов родился в 1900 г. в Иваново-Вознесенске, в рабочей семье. Восемнадцати лет вступил в Красную Армию, активно участвовал в гражданской войне. В 1924 г. ушел в запас. В том же году он вступил в ряды РКП (б). В 1932 г. по окончании Комвуза он снова был призван в армию на политработу. В первый год войны полковой комиссар А. С. Виноградов занимал должности военного комиссара 40-й авиадивизии, 2-й резервной авиабригады и затем 1-й истребительной авиационной армии Ставки ВГК. Будучи военным комиссаром, а затем заместителем командующего 16-й воздушной армией по политической части, он дошел до самого Берлина. Процесс формирования 16-й воздушной армии продолжался до 4 сентября. К этому сроку в воздушную армию были переданы из 8-й воздушной армии две авиационные дивизии — 220-я и 228-я. В 220-ю истребительную (иад) входили 43, 211, 237, 512, 581, 867-й авиаполки (иап) на самолетах Як-1 и позднее — 291-й иап на ЛаГГ-3 (командир авиадивизии подполковник А. В. Утин, военком полковой комиссар П. В. Барышев, начальник штаба полковник А. А. Семенов).
228-я штурмовая авиадивизия (шад) включала 688, 694, 783-й и позднее 285-й авиаполки (шап) на самолетах Ил-2 (командир полковник В. В. Степичев, а с октября — подполковник Г. О. Комаров, военком бригадный комиссар И. Д. Кобякин, начальник штаба полковник И. А. Трушин).
Одновременно из резерва Ставки в 16-ю воздушную армию прибыли еще две авиадивизии: 283-я иад в составе 431, 520, 563-го и позднее 812-го иап на самолетах Як-1 (командир полковник В. А. Катаев, военком старший батальонный комиссар Н. Л. Ходырев, начальник штаба подполковник А. А. Савинов) и 291-я смешанная авиадивизия (сад) под командованием Героя Советского Союза подполковника А. Н. Витрука (военком старший батальонный комиссар П. И. Петров, начальник штаба подполковник Ф. М. Седов). Последняя состояла из 243-го и 245-го шап на самолетах Ил-2 и 30-го бомбардировочного авиаполка (бап) на Пе-2; позднее этот полк был заменен 313-м шап. Прибыл еще 954-й шап, и дивизия стала именоваться штурмовой.
К началу сентября в воздушной армии также имелись 598-й и 970-й легкобомбардировочные авиаполки (лбап) на самолетах По-2. В последующем они стали ночными. Всего к 4 сентября в составе 16-й воздушной армии было 152 исправных самолета, в том числе 42 истребителя, 79 штурмовиков и 31 легкий бомбардировщик.
Армия базировалась на полевых аэродромах севернее Сталинграда в сложных условиях, так как прифронтовая полоса до предела была насыщена войсками и различными тыловыми органами.
Прибывший на формирование воздушной армии личный состав был охвачен благородным желанием в кратчайшие сроки преодолеть все трудности, закончить формирование и принять участие в борьбе с ненавистным врагом. Всего в составе ВВС сталинградского направления (8-я и 16-я воздушные армии и 102-я иад ПВО) имелось 738 самолетов, в том числе 113 дневных бомбардировщиков, 71 ночной бомбардировщик, 241 штурмовик и 313 истребителей. Помимо них на это направление систематически привлекалось 150–200 бомбардировщиков авиации дальнего действия.
Авиация противника на сталинградском направлении насчитывала более 1200 самолетов, входивших в состав 4-го воздушного флота и 8-го авиационного корпуса. На вооружении их были бомбардировщики Ю-87, Ю-88 и Хе-111; истребители Ме-109, Ме-110 и в небольшом количестве ФВ-190; разведчики Хш-12б и ФВ-189. Превосходство в численности самолетов на сталинградском направлении было на стороне ВВС Германии. Фашистская авиация господствовала в воздухе.
Управление 16-й воздушной армии было сформировано к 15 августа в основном из руководящего состава 1-й истребительной авиационной армии Ставки ВГК и вначале размещалось в Сталинграде. Штаб, основные отделы и службы возглавляли полковники Н. Г. Белов (начальник штаба), А. С. Кириллов (начальник тыла), старший батальонный комиссар В. И. Вихров (начальник политотдела), инженер 1 ранга В. И. Ребров (главный инженер), подполковник А. П. Наумов (начальник оперативного отдела), майоры А. С. Черный (начальник разведывательного отдела), Е. И. Матов (начальник отдела связи) и Ф. С. Мухин (главный штурман). Однако к началу боевых действий штаб и службы армии были еще не укомплектованы и недостаточно сколочены.
Одновременно с прибытием в состав 16-й воздушной армии боевых соединений, формировался и ее тыл. Некоторое количество тыловых частей было выделено из 8-й воздушной армии. Они уже имели опыт обслуживания авиации в боевых условиях. Однако формирование тыла затянулось, так как другие тыловые части не смогли своевременно прибыть к месту дислокации армии из-за огромной перегрузки коммуникаций. Поэтому летные части продолжительное время обслуживались тыловыми органами 8-й воздушной армии. Это приводило к неудобствам и перебоям в обеспечении частей и затрудняло ведение боевых действий.