诺维科夫率领一个作战组在斯大林格勒地区对所有航空兵实施总指挥，并亲自留在战场观察他的下级作战，远程作战航空兵司令戈洛瓦诺夫将军也留在了斯大林格勒。所以，斯大林格勒会战的战场成为苏联后来许多高级军事领导人的发祥地，如罗科索夫斯基、崔可夫、叶廖缅科、莫斯卡连科和马利诺夫斯基等。诺维科夫几乎到过准备参战的部队的所有机场，同飞行员交谈，给指挥员作指示，具体解决了许多问题。他具有非凡的记忆力，几乎认识所有的航空兵师师长，熟悉他们的优缺点，还了解许多航空兵团团长和大队长。
在即将来临的反攻中，赋于苏军航空兵的任务是：掩护和支援突击集团，特别是坦克和机械化军；组织实施空中侦察；与德军航空兵作斗争，夺取制空权。
11月19日，斯大林格勒大反攻以排山倒海之势展开了。西南方面军部队第1天就突破了德军防御战术地幅，并推进了30多公里，到战役第5天推进达150公里，解放了卡拉奇，占领了德军的几个机场。这就迫使德军把其航空兵紧急转移到后方机场，从而减少了其在苏军进攻地域内的行动。斯大林格勒方面军的部队11月20日开始反攻，4天之内顺利推进115公里，占领苏维埃城，并于11月23日在卡拉奇地区与西南方面军坦克军会合。至此，德军第6集团军的22个师和坦克第4集团军部分兵力以及一些独立部队共33万人，全部被包围在形似一口“大锅”的区域里。不久，在这个“大锅”周围便集结了100万苏军部队。
在合围德军集团期间，尽管雾大云低，苏军航空兵仍积极出动飞机达1000多架次。它们攻击敌坦克和骑兵，袭击战场上敌军有生力量和技术装备，袭击道路上的敌军旗车纵队和机场，支援地面部队且战且进。苏联飞行员在复杂气象条件下遂行战斗任务，表现勇敢，技术高超。11月21日，苏联英雄戈卢别夫大尉带领6个伊尔-2机组起飞去突击“十月胜利”国营农场机场。在快要接近目标时，他们遭到密集高射炮火力的射击。飞行员们毫无惧色，先全力压制住敌人的防空兵器，随即开始对机场发起攻击，击毁8架敌机。在返航途中，又遭到敌战斗机的攻击，苏联强击机飞行员勇敢迎战，击落敌两架m-109飞机，自己没有损失，全部返场着陆。
从11月24日期，天气开始好转，苏军航空兵平均每天出动800架次，掩护已发起进攻的快速兵团，消灭敌军地面部队和技术兵器，进行空中侦察，突击敌机场以及为第62集团军的部队运送物资。
由于德军航空兵在苏军神速推进面前被迫转移到后方机场，加之所受损失严重，从11月19日至30日，平均每昼夜只出动飞机115架次。而苏军航空兵仅在11月24日至30日就出动飞机约6000架次， 对将德军主要集团封闭在“大锅”中起了巨大作用。
