Основная нагрузка воздушной войны в ходе боев под Харьковом легла на 4-й авиакорпус генерала авиации Курта Пфлюгбайля. В его состав входили 1-я эскадра штурмовиков SchG1 (первоначально I группа, II группа прибыла 6 февраля), I группа 77-й эскадры пикирующих бомбардировщиков StG77 и 1-я эскадра двухмоторных истребителей Ме-110 ZG1. Бои под Харьковом стали полноценным боевым дебютом не только для немецких танков новых типов, но и для самолетов. Если I группа эскадры штурмовиков воевала на Bf 109Е, то II группа к моменту вступления в бой успела перевооружиться на FW190A. Фокке-Вульфы-190 в роли штурмовиков впервые широкомасштабно были применены под Харьковом зимой 1943 г. и с тех пор стали постоянным участником баталий на советско-германском фронте.
Разграничительная линия между 1-м и 4-м авиакорпусами пролегала в районе Харькова. Первый прикрывал пространство севернее и северо-восточнее Харькова, а второй — район южнее Харькова и Донбасс. Крупным аэроузлом, на который базировались многие группы эскадр 4-го авиакорпуса, было Сталино.
Ко второй зимней кампании войны советские танковые войска существенно улучшили свою организацию и повысили боевые возможности. Из средства непосредственной поддержки пехоты, какими они были зимой 1941/42 г., танковые бригады стали по сути готовыми «боевыми группами» в руках командующего самостоятельным танковым соединением. Таким соединением стали формировавшиеся с весны 1942 г. танковые корпуса и с сентября 1942 г. механизированные корпуса. Наиболее типичными представителями танковых войск Красной армии зимой 1943 г. были танковые корпуса, состоявшие из трех танковых бригад, одной мотострелковой бригады, зенитно-артиллерийского, минометного, истребительно-противотанкового полка и гвардейского минометного дивизиона. С 31 июля 1942 г. был утвержден единый штат танковой бригады из 53 танков. Всего в корпусе по штату насчитывалось 168 танков (98 Т-34, 70 Т-60 и Т-70). Старые танковые корпуса (в частности, 3-й танковой армии) состояли из одной танковой бригады тяжелых танков КВ, двух бригад средних танков, мотострелковой бригады, артиллерийских и вспомогательных частей. По сравнению с начальным периодом войны советские танковые соединения значительно улучшили свою организацию, в частности баланс между танками и пехотой. На девять батальонов танков приходилось шесть мотострелковых батальонов при меньшем числе танков в танковых батальонах образца 1942 г. по сравнению с батальонами 1941 г.
Контрнаступление под Сталинградом стало первым успешным опытом проведения операции на окружение силами танковых и механизированных корпусов. Операции «Звезда» и «Скачок» были куда более амбициозными, чем контрнаступление под Сталинградом и проводились ослабленными в предыдущих боях корпусами. Фактически они стали испытанием на предел прочности самостоятельных танковых соединений Красной армии.