С 23 августа по 2 сентября усилия авиации были сосредоточены на поддержку войск, наносивших контрудары по прорвавшейся группировке врага. Советские летчики днем и ночью наносили удары по противнику севернее города. Вместе с сухопутными войсками они не дали возможности врагу овладеть Сталинградом с ходу. 7 сентября всеми видами разведки было установлено, что в районе Гумрака противник сосредоточил крупные силы для перехода в наступление. 272-я ночная бомбардировочная авиационная дивизия в ночь на 8 сентября нанесла сосредоточенный удар по ударной группировке и, как стало известно, фактически сорвала ее наступление в назначенное время.
По инициативе летчиков 16-й воздушной армии на штурмовиках Ил-2 силами инженерно-технического состава авиаполков были оборудованы кабины для воздушных стрелков, установлены в них пулеметы. Воздушные стрелки еще не были предусмотрены штатным расписанием для этих самолетов, на боевые задания первое время летали механики, техники, специалисты по авиавооружению и спецоборудованию. Обеспечивая боевую готовность самолетов наравне с остальным техническим составом, многие из них совершали в день по 2 - 3 боевых вылета. В начале ноября промышленность стала поставлять на фронт уже двухместный Ил-2. Так, в ходе боев условия обстановки, требования тактики авиации оказывали существенное влияние на улучшение боевых возможностей самолетов. Все это способствовало улучшению действий штурмовиков и снизило их потери.
Самолеты Ил-2 гитлеровские солдаты называли "черной смертью". 7 сентября командир штурмовой авиаэскадрильи капитан П. С. Виноградов, нанося во главе семерки Ил-2 удар по танкам и пехоте врага на поле боя, подвергся атаке четырех Ме-109. Умело организовав оборону и боевые действия группы штурмовиков, он лично вступил в неравный бой с вражескими истребителями и два из них сбил. Раненный в бою, отважный командир под прикрытием своих подчиненных сумел довести поврежденный самолет до аэродрома и произвести посадку. Приказом Народного комиссара обороны капитану П. С. Виноградову было присвоено звание подполковник, он был назначен командиром 694-го штурмового авиационного полка и награжден орденом Ленина.
В ходе ожесточенных сражений советские летчики часто применяли такие приемы воздушного боя, которых избегали немецкие летчики, - стремительные лобовые атаки и таран. Воздушный таран применялся в решительные моменты боя, когда не было возможности сбить вражеский самолет другими средствами. Беспримерный подвиг в те дни совершил молодой летчик Б. М. Гомолко. 8 сентября 1942 г. группа истребителей 520-го истребительного авиационного полка во время прикрытия наших войск встретила десять немецких бомбардировщиков. Старший сержант Гомолко, совершающий свой первый боевой вылет, смело врезался в строй самолетов врага и сбил один бомбардировщик. В последующих атаках, израсходовав боеприпасы, будучи раненным, пошел на таран. Винтом своего самолета он отрубил хвостовое оперение второму бомбардировщику, после чего покинул свой неуправляемый самолет. Спускаясь на парашюте, Гомолко приготовился для боя с немецкими летчиками, также спускавшимися на парашютах. Одного он застрелил при попытке оказать сопротивление, а двух других взял в плен и доставил в штаб своего авиаполка. Вскоре старший сержант Б. М. Гомолко получил звание лейтенант и был награжден орденом Ленина.
Небо над Волгой было началом большого и славного боевого пути летчика В. Д. Лавриненкова. В одном из боев он был тяжело ранен, но сумел посадить самолет на свой аэродром. Вылечившись, отважный летчик снова поднял свой истребитель в воздух.
Патрулируя над переправой наших войск, старшина Лавриненков заметил две группы вражеских бомбардировщиков и решил их атаковать. Перед атакой к нему пристроился летчик из другого авиаполка, который, очевидно, отстал от своей группы.
- Атакуем! - крикнул Лавриненков по радио.
Длинная трасса пушечного огня незнакомого летчика прошила вражеский самолет, а Лавриненков короткой пулеметной очередью сбил флагманский бомбардировщик. Загорелись сразу два фашистских самолета. Во второй атаке Лавриненков поджег один Ю-87. Напарник, покачав крыльями, начал отходить в сторону, но в это время появились четыре немецких истребителя. Лавриненков и летчик самолета Ла-5, имя которого Владимир так и не узнал, смело ринулись в лобовую атаку. Немецкие летчики не приняли боя, повернули обратно. Лавриненков, ставший впоследствии дважды Героем Советского Союза, только за один месяц боев на Волге уничтожил 16 немецких самолетов. В одном полку с Лавриненковым храбро сражался Герой Советского Союза А. В. Алелюхин, который впоследствии был удостоен второй Золотой Звезды.
И так почти ежедневно - многие наши летчики вступали в бой против больших групп вражеских самолетов. Это свидетельствовало о высокой отваге и мужестве советских авиаторов, которые атаковывали противника, невзирая на его численное превосходство Еще в первые дни боев за Сталинград 8 истребителей под командованием майора И. Н. Степаненко атаковали 18 бомбардировщиков, шедших при сопровождении 8 истребителей противника, и сбили 4 самолета, из них 2 уничтожил командир группы. В этой схватке его самолет был серьезно поврежден, но Степаненко не покинул поля боя, а продолжал умело управлять подчиненными до тех пор, пока остальные немецкие самолеты небыли обращены в бегство.
14 сентября майор Степаненко во главе группы из шести истребителей, прикрывая войска 62-й армии, ведущие бои в районе железнодорожной станции Сталинград, смело атаковал 30 бомбардировщиков, сопровождаемых 12 истребителями. В ходе боя он сбил три самолета, а остальных наши летчики принудили беспорядочно сбросить бомбы вне цели и повернуть обратно. В начале октября при ведении воздушной разведки самолет Степаненко атаковали четыре истребителя. В завязавшемся бою он сбил двух, а остальные скрылись в облаках. За выдающиеся успехи в боях майор И. Н. Степаненко впоследствии был дважды удостоен звания Героя Советского Союза.