Производственная мощность германской авиационной промышленности была по-прежнему высокой. В 1942 г. она обеспечила выпуск 15400 самолетов, но восполнить потери ей не удавалось.
Воздушная обстановка к середине ноября 1942 г. характеризовалась повышением боеспособности и активности наших ВВС, которые уже имели численное превосходство над немецкой авиацией.
Советское Верховное Главнокомандование решило в ходе наступательных операций зимой 1942/43 г. лишить противника инициативы ведения войны и добиться коренного перелома в ходе войны. Главный удар предусматривалось нанести на юго-западном направлении по одной из самых крупных и самой активной вражеской группировке. В дальнейшем планировалось развернуть решительное наступление на южном крыле советско-германского фронта, а также провести одновременно ряд операций по улучшению положения наших войск на северо-западном и западном направлениях и ликвидировать блокаду Ленинграда.
Для контрнаступления привлекались войска Юго-Западного, Донского и Сталинградского фронтов. В их состав соответственно входили 17, 16 и 8-я воздушные армии. Для усиления воздушных армий трех фронтов решением Ставки ВГК из резерва было направлено два смешанных авиационных корпуса и семь отдельных дивизий. Кроме того, в интересах Юго-Западного фронта привлекалась авиация 2-й воздушной армии Воронежского фронта. Общее руководство всеми силами авиации осуществлял представитель Ставки ВГК по авиации командующий ВВС Красной Армии генерал А. А. Новиков, находившийся с небольшой оперативной группой в районе Сталинграда.
С учетом прибывших на пополнение авиационных частей и соединений к началу контрнаступления было сосредоточено 1414 самолетов, из которых 426 (По-2, Р-5, СБ) действовали только ночью. Противник на данном направлении имел 1216 самолетов.
Особое внимание обращалось на усиление фронтов штурмовой авиацией. Двухместные штурмовики Ил-2 к тому времени отлично зарекомендовали себя как самолеты поля боя, успешно взаимодействующие с пехотой и танками в наступлении и обороне. В самолетном парке четырех воздушных армий имелось 575 самолетов Ил-2.
Базирование авиационных полков 17-й и 16-й воздушных армий было приближено к участкам прорыва обороны противника. Авиационные части 8-й воздушной армии располагались на западном берегу Волги на расстоянии 100 150 км от участков прорыва. Из-за отсутствия разветвленных путей подвоза и малого количества автотранспорта ее аэродромы не были полностью подготовлены и располагали весьма ограниченными запасами бензина и боеприпасов. К началу контрнаступления наступил осенний ледоход, который еще более затруднил связь с правым берегом Волги.