Историческая победа под Сталинградом была достигнута в результате совместных действий всех родов войск, в том числе и авиации. Характерным для битвы на Волге явилось возрастание активности наших войск и авиации по мере изменения соотношения сил в нашу пользу. К концу оборонительного периода наша авиация вырвала инициативу у авиации противника.
В ходе наступления основные усилия фронтовой авиации были направлены на помощь сухопутным войскам, осуществлявшим прорыв тактической зоны обороны и создававшим внутренний фронт окружения. Истребители надежно прикрывали стрелковые и особенно подвижные соединения.
В дальнейшем советская авиация изолировала район окружения от авиации противника путем удержания господства в воздухе и организации воздушной блокады. Она также оказала помощь войскам в уничтожении окруженной группировки и в борьбе на внешнем фронте с крупными резервами противника, наносившими контрудары , с целью деблокирования своих окруженных войск.
В Сталинградской битве советская авиация получила значительный боевой опыт, что имело большое значение для дальнейшего развития оперативного искусства Военно-Воздушных Сил и тактики родов авиации.
Управление фронтовой авиацией в основном было централизованным и осуществлялось командующим воздушной армией через штаб с использованием вспомогательного пункта управления (ВПУ), расположенного в районе КП командующего фронтом. Командиры авиационных соединений руководили боевыми действиями частей, находясь непосредственно на командных пунктах наземных войск. Широкое развитие получило управление боевыми действиями истребителей над полем боя по радио с земли, с пунктов управления воздушным боем (ПУВБ). До появления радиолокационных средств эта система управления была основной при организации боевых действий истребителей.
Более совершенными стали планирование боевого использования воздушной армии и организация всех видов обеспечения боевых действий авиации. Широкое внедрение радиосредств повысило мобильность управления штабом воздушной армии подчиненными соединениями и частями.
В ходе операции был Осуществлен один из основных принципов боевого применения авиации - массирование ее усилий на направлениях главных ударов сухопутных войск.
В начале контрнаступления, как и в обороне, основные усилия авиации фронтов были сосредоточены на выполнении боевых заданий в интересах сухопутных войск. По мере развития операции авиация стала наносить удары по войскам и боевой технике противника днем и ночью в тактической зоне обороны и частично в оперативной глубине. При этом применялись не только эшелонированные действия, но и сосредоточенные удары бомбардировщиков и штурмовиков по резервам и аэродромам противника.