1-я авиадивизия для совершения вылетов в район Сталинграда перебазировалась на аэродром у озера Эльтон, находившийся в зоне досягаемости немецкой авиации. Под Сталинград были переброшены также экипажи авиаполков 113-й ад дд: 820-го, 836-го (1-я эскадрилья) и 840-го.
Для срыва снабжения войск противника бомбардировкам подвергались железнодорожные узлы на территории Воронежской и Ростовской областей (Лихая, Острогожск), а также железнодорожные станции вблизи немецких аэродромов.
Особо стоит отметить действия Ли-2 в качестве ночных бомбардировщиков. Взлетая с аэродромов подскока, в темноте они подходили к Волге, где прожекторами с левого берега обозначалась полоса бомбометания. Поэтому самолеты сразу же начинали освобождаться от бомбового груза. Нагрузка в 1000 кг определялась для максимальной дальности, поэтому на «коротком плече» машина могла взять значительно больше. Мало того, экипажи брали мелкие бомбы непосредственно в фюзеляж и выбрасывали через двери вручную. Интересно, что при нехватке бомб грузили всякий металлом, например, сбрасывали на немецкие позиции железнодорожные костыли>{50}.
О том, что это было крайне небезопасно, свидетельствует, например, случай с борттехником 3-го тбап И.Я. Неплюевым. В ночь на 14 сентября пять самолетов Ли-2 «работали» по скоплениям танков и мотомехчастям противника в пункте Зеленая Поляна. Причем по заведенному порядку, пока командир корабля сбрасывал основной груз (четыре ФАБ-250), бортовой техник И.Я. Неплюев в открытую дверь самолета швырял осколочные бомбы АО-10. Он так увлекся этой работой, что оказался за бортом Ли-2, В боевом донесении написано, что Ивана Яковлевича вытянуло в дверь. В списке потерь это подтверждено: «При выброске бомб из кабины над целью был выброшен из самолета струей воздуха». Скорее всего, старший техник-лейтенант И.Я. Неплюев не погиб, а пропал без вести, так как в том же боевом донесении есть такая фраза: «По наблюдению воздушного стрелка борт-техник падал с распущенным парашютом».
В преддверии контрнаступления под Сталинградом полки 53-й и 62-й авиадивизий стали «обрабатывать» цели в полосе Юго-Западного фронта, которому предстояло наносить главный удар по войскам Паулюса. Бомбардировкам подвергались также железнодорожные узлы Миллерово и Лихая, аэродромы Тацинская и Обливская, станции Острогожск, Богучар, Чертково. С началом контрнаступления и после окружения войск противника в районе Сталинграда действия АДД были направлены на прекращение работы «воздушного моста» и срыв попыток прорыва внешнего и внутреннего колец окружения, созданного войсками Сталинградского и Юго-Западного фронтов.