В битве под Сталинградом неуклонно возрастала роль штурмовой авиации. Штурмовики впервые успешно применились ночью.
Очень эффективными были их удары по аэродромам противника. Оправдали себя и получили распространение действия штурмовиков с применением пикирования при атаке целей и боевого порядка "круг самолетов".
Полученный в операции опыт борьбы за господство в воздухе показал, что победа над авиацией противника может быть достигнута совместными усилиями всех видов и родов авиации, направленными на уничтожение самолетов противника в воздухе и на аэродромах. Основным способом борьбы за господство в воздухе было уничтожение самолетов врага в воздушных боях. Главную тяжесть борьбы с воздушным противником вынесла истребительная авиация.
Особенно активно вели истребители борьбу с авиацией противника во время прикрытия войск и объектов способом патрулирования группами по 4 - 8 самолетов с эшелонированием боевого порядка по высотам. В ходе контрнаступления стали применяться перехваты из положения "дежурство на аэродроме". В тактике истребителей появились такие активные способы боевых действий, как "охота" и блокирование аэродромов противника, особенно при осуществлении воздушной блокады.
Основой боевого порядка истребителей стала пара. Если прежде воздушные бои велись, как правило, применением горизонтального маневра, то начиная с ноября, после поступления на вооружение истребителей Ла-5,
имевших усиленное вооружение, лучшие маневренные качества и скороподъемность, летчики стали решительно переходить к ведению воздушного боя с применением вертикального маневра, к более активным наступательным способам действий. Воздушные бои велись парами, иногда звеньями и группами в составе 6 - 8 самолетов. В операции была отработана организация сопровождения бомбардировщиков и штурмовиков истребителями с выделением группы непосредственного прикрытия и ударной группы, а иногда и группы расчистки воздушного пространства в районе предстоящих действий наших бомбардировщиков и штурмовиков.
Важные задачи по обеспечению успешных боевых действий советских сухопутных войск и авиации в битве на Волге имела воздушная разведка. Ее вели визуальным наблюдением и фотографированием специальные разведывательные авиационные части, а также все виды и рода авиации. В наиболее критические периоды боевых действий сухопутных войск воздушная разведка, несмотря на сложные метеорологические условия, являлась единственным средством в руках командования фронта для получения сведений о противнике и о своих наступающих войсках. На протяжении всей битвы она вскрывала аэродромную сеть противника и сосредоточение на ней боевой и транспортной авиации и тем самым способствовала успешной борьбе с авиацией противника, завоеванию господства в воздухе и содействовала осуществлению воздушной блокады.