В сложных условиях обстановки советским командованием были проведены мероприятия по усилению обороны и противодействия противнику. В состав 8-й и 16-й воздушных армий прибыло новое пополнение Улучшалось взаимодействие авиации с войсками и между родами авиации. Усилия авиации сосредоточивались для поддержки и прикрытия войск при обороне города. Совершенствовались противовоздушная оборона аэродромов, базирование и снабжение авиации.
Самоотверженно работал личный состав тыловых частей по созданию необходимых условий для обеспечения боевых действий авиаполков. Особое внимание обращалось на подготовку аэродромов, восстановление автотракторной техники и организацию подвоза материальных средств. Заканчивалось строительство 50 новых аэродромов за Волгой. С этой целью туда было переброшено 3 инженерно-аэродромных батальона и 8 батальонов аэродромного обслуживания, а решением обкома партии и облисполкома мобилизовано 3500 человек местного населения. В результате проведенных мероприятий тыловое обеспечение боевых действий авиации начало осуществляться в основном бесперебойно.
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.