德军占领拖拉机厂以后，将其主要兵力集中用于攻打苏军第62集团军。苏军夜间轰炸航空兵第272师便给每个团都规定了在拖拉机厂厂区内活动的具体目标、进入目标的方向和突击的时间。飞行员们积极出战，共出动飞机375架次。敌人每隔3-5分钟就遭到一次攻击。 为了保障行动顺利，苏军还派出了有经验的机组去压制目标区的敌防空兵器。轰炸机的突击不仅使敌人遭受重大损失，而且整日整夜搅得敌人不得安宁。10月，苏军的波-2飞机进行了高度紧张的战斗活动，每个机组每夜完成7-10次战斗出动，每架飞机向敌人投下180-350公斤炸弹。第272师有效地帮助了第62集团军的防御战斗。
诺维科夫要求空军集团军的每个歼击航空兵师都要建立歼击游猎机编队，编队要演练歼击游猎机的战术。歼击游猎机飞行员不仅是勇敢的飞行员，并且是沉着、谨慎且对自己、自己的飞机和武器充满信心的人。“猎手”歼击机的战术也不断地得到改进。他们在战场上更加活跃，经常到敌方去搜索和消灭单个敌机、行驶中的军运列车、司令部的汽车、无线电台和火炮等。
苏军航空兵高度重视夜间对斯大林格勒德军的袭击，强击和歼击航空兵每个团训练了5个空勤组，供在夜间和复杂条件下作战。在城市防御战阶段，波-2飞机夜间出动了406架次。它们攻击了市区的单个支撑点、集结的敌军和技术兵器。第272师的飞行员们仅在两个夜晚就破坏了9处铁路路基，炸毁两辆机车和8节车厢，造成车站上15处起火，火车运行中断8-12小时。
为了把德军航空兵从前进机场赶走，使其难于到战场上活动，以使苏军空军第8集团军的兵力和远程航空兵夺取制空权，同时也为即将举行的反攻做准备，遵照最高统帅部的指示，苏军航空兵于10月27日至29日对敌13个机场采取了行动，出动飞机502架次，消灭德国飞机数十架，破坏了许多机场的跑道，迫使敌机不得不被转移到后方机场。10月，苏联空军在斯大林格勒地区进行了260多次编队空战，空战中击落德机近200架，同其消灭机场上的飞机达80多架。
为了有效地引导空中的飞机作战，苏军沿战线设置了无线电引导站，这些引导站距前沿2-3公里，站与站之间距离8-10公里。苏军还选调了25名预备队歼击航空兵的团长和旅长担任航空引导员，这批经验丰富的航空人员用无线电向飞行员通报空中情况，引导他们飞向目标，帮助他们拦截和消灭敌机。这些引导站在空战中给了苏军歼击机飞行员很大帮助。
在城市防御战的67天里，苏联航空兵出动飞机45325架次，投下炸弹15440吨，进行空战1000多次。在空战中和在机场上共计消灭德军飞机929架。这就为苏联地面部队能在斯大林格勒坚守下来提供了巨大的空中援助。
