付又螅�9月13日便开始攻城。从9月中旬到11月中旬，苏军和德军就在这被炸成的瓦砾堆里进行激烈的逐屋争夺的巷战。每个街区、每幢楼房、甚至每一层楼都经过反复争夺，许多阵地失而复得。德国人把这场在瓦砾堆里进行的战争称之为老鼠的战争。
这时苏军航空兵面临的任务是：协助实施反突击的部队和从空中直接支援在斯大林格勒市内为夺取每一街区、每条街道和每座房子而进行战斗的第62集团军的部队。
苏军轰炸机和强击机的突击依次从城市的一个地区转到另一个地区。9月23日，空军第8和第16集团军的航空兵和远程航空兵突击了市中心的德军。9月24日则转到市区南部向法西斯军队积极突击。航空兵指挥员从步兵师、团长指挥所里利用信号弹、烟幕弹和曳光弹将飞机，特别是强击机引向点状目标。航空兵攻击的主要目标是被敌人占领的一些楼房、敌炮兵、迫击炮、坦克、集结的部队和技术装备。
从9月27日到11月18日这一时期城内的作战重心转到了争夺住宅和工厂区。苏军地面部队在航空兵的支援下不仅击退了敌人的多次冲击，而且自己也不断地转入反冲击。航空兵为支援陆军夜以继日地进行战斗活动，对德军机场、铁路目标、预备队实施突击。
9月28日，斯大林格勒方面军改称为顿河方面军，东南方面军改为斯大林格勒方面军。苏军空军司令员诺维科夫将军亲临战区，及时地采取了更有效地使用航空兵的措施。他要求把航空兵的力量集中在决定性方向上，严格遵守对战斗行动的集中指挥，保留部分兵力作为预备队，周密地组织空中侦察以加强对敌突击。
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****。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****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。
苏军进行的斯大林格勒防御战役，挫败了德军统帅部1942年夏季战局计划，并为苏军转入反攻创造了有利条件。
将敌人封闭在大锅中
在斯大林格勒防御交战过程中，苏军统帅部就已开始了实施强大反攻的准备。朱可夫元帅和总参谋长华西列夫斯基一起，奉命提出一个反攻计划。这个计划于9月中旬呈送给斯大林。计划设想，用两个月的时间在斯大林格勒附近的几条战线上集结兵力，然后从谢拉菲莫奇和克列次卡亚登陆场以及斯大林格勒以南的湖泊地域实施强大的钳形突击，粉碎敌人主要
集团两翼上防守力量较弱的军队，尔后沿向心方向在卡拉奇会合，合围并消灭在斯大林格勒地域作战的德军主力。朱可夫认为时间对苏军有利，因为保卢斯的第6集团军和霍特的第4坦克集团军当时消耗大，物资已濒枯竭，而苏军却开始源源不断地得到新型装备。当然，胜利的关键还在于崔可夫的部队是否能够在斯大林格勒的地窖里坚守到反攻开始。结果是他们坚持下来了。
1942年11月，苏军空军的战斗力和主动性都提高了，苏空军对德空军已经占有数量上的优势。到反攻开始前，苏军集中了1414架飞机，德军在该方向上只有1216架飞机。德军投入战场使用的新型飞机有改进型战斗机M…109、新型战斗机190，这些新型战斗机的战术性能略优于德以前生产的飞机。而苏空军也拥有了两种新型战斗机：拉…5和雅克…9。拉…5型战斗机的水平飞行速度大于德国战斗机，装有20毫米航炮两门；雅克…9型战斗机的最大速度达每小时580公里，装有37毫米航炮1门和12。7毫米机枪两挺。
参加反攻的苏军航空兵部队进行了紧张的准备。然而，航空兵向斯大林格勒地域机场集中的时间比统帅部规定的时限延迟了。航空油料和弹药的积蓄都不够充足。诺维科夫将军向朱可夫报告说： 航空兵尚未做好实施反攻的准备工作。油料储备只有两个基数， 弹药也不足。加强的航空兵部队尚未集中完毕。朱可夫向斯大林报告了上述情况。11月12日斯大林答复如下：“假如航空火力准备不能令人满意的话，那么，战役将以失败而告终。同德寇作战的经验表明，只有在掌握空中优势的情况下，才能赢得对德作战的胜利。因为我航空兵必须遂行以下任务：第1，在我突击部队进攻的地域内，我航空兵必须集中作战，压制住德航空兵，并可靠地掩护我军；第2，为我进攻的部队打通道路，方法是不断地轰炸我当面的德军；第3，通过经常的轰炸和强击活动追击退却之敌，使其彻底溃乱，并制止其在最近的防区进行固守。如果诺维科夫认为我航空兵现在不能完成上述任务，那么，最好把战役的开始时间稍向后推迟和多集中一些航空兵。 从斯大林的这段话中就完全可以看出空军在反攻中的重要作用。
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