由于斯大林格勒方面军战线太长，不便指挥，苏军统帅部于8月5日将其部队改编为斯大林格勒方面军与东南方面军。空军第8集团军编入东南方面军，为斯大林格勒方面军组建了空军第16集团军。
在那连续作战的艰难日子里，苏军歼击机飞行员对胜利表现出了坚定的信念。8月6日，歼击航空兵第183团中队长巴拉诺夫上尉率4架雅克-1飞机在顿河渡口上空巡逻，同敌人的25架歼击机遭遇，巴拉诺夫立即指挥展开勇猛攻击。第一次攻击就准确地击落敌机1架，接着又对跟进的敌轰炸机发起攻击，击伤其中1架，并迫使其降落在苏军驻地。这时，德军战斗机正在攻击苏军强击机，巴拉诺夫闻讯立即赶来支援，在击落敌1架m-109飞机后，他的弹药消耗殆尽，但他并没有撤出战斗，而是驾机向敌机冲去，以机翼撞击敌机尾翼，自己跳伞离机。就这样，这位英勇的飞行员在几分钟内就击落敌机4架。
8月23日，德军利用优势兵力，以巨大伤亡为代价突破苏军防线，前出至拉托什卡·雷诺克地区内的伏尔加河。德军约400架飞机当日下午对斯大林格勒实施了猛烈的密集突击。虽然苏军高射炮火猛烈射击德机第1梯队，但是德机并没有改变航向，空中强烈的响声越来越接近市区。当第1梯队德机投下爆破弹和燃烧弹后，市内开始出现大火。夜幕降临前，德航空兵对斯大林格勒出动了近2000架次，上百座建筑物被破坏，无数手无寸铁的妇女、儿童、在医院治疗的负伤军人被炸死。这是对有成千上万和平居民的城市的野蛮破坏。苏军歼击机抗击了空袭，在城市上空进行了25次空战，击落了90架法西斯飞机。
在激烈的交战过程中，苏联飞行员时常采用德国飞行员所不敢采用的空战方法--快速迎头攻击或撞击。在空战紧要关头，如用品他方法不能击落敌机时，苏军即采用空中撞击。1942年9月8日，歼击航空兵第520团的1个歼击机编队在掩护地面部队时与10架德国轰炸机遭遇。首次出战的年轻飞行员戈莫尔科上士，大胆地闯入德机队形，一举击落1架轰炸机。后来他在攻击中弹药耗尽，自身负伤，便毅然决定进行空中撞击。他用自己飞机的螺旋桨砍断敌另1架轰炸机的尾翼，尔后跳伞离开了失去操纵的飞机。他在伞降过程中就做好了同跳伞的德国飞行员进行战斗的准备。落地后，他当场击毙1个企图抵抗的德国飞行员，俘虏了其余两个。
苏军另一名年轻飞行员拉夫里年科夫准尉有一天在伏尔加河上空巡逻时，发现两个敌轰炸机群，他毅然决定单机攻击它们。攻击前，一名显然是兄弟团掉队的飞行员在向他靠拢。"我们攻击！"拉夫里年科夫用无线电喊了一声。那名素不相识的飞行员用一阵炮火射中了1架敌机，而拉夫里年科夫则以机枪的一次短连射击落了敌带队的轰炸机。两架法西斯飞机即刻着火。在第2次攻击时，拉夫里年科夫又击中了敌1架轰炸机。就在这时，4架德国战斗机向他们飞来，拉夫里年科夫和那个他始终不知姓名的拉-5飞机飞行员，奋不顾身地投入了迎头攻击。德国飞行员被这勇敢的动作吓破了胆，不敢应战，转身逃跑了。
