Тесно связаны с боевой работой авиации и действия Сталинградского корпусного района противовоздушной обороны. В этот район к началу Сталинградского сражения входили зенитно-артиллерийские полки, отдельные зенитно-артиллерийские дивизионы, отдельные зенитно-пулеметные батальоны и роты, прожекторные части, части аэростатов заграждения и несколько отдельных батальонов ВНОС. В оперативном подчинении району противовоздушной обороны находилась 102‑я истребительная авиационная дивизия, вооруженная самолетами старых марок (И‑15‑бис). Основной задачей района являлась оборона с воздуха военно-промышленных объектов Сталинграда, сталинградского железнодорожного узла, пунктов, прилегающих к городу, и водного транспорта на сталинградском маршруте. Командующим Сталинградским корпусным районом противовоздушной обороны был полковник Е.А. Райнин.
Части зенитной артиллерии района были разбиты на семь боевых секторов по принципу обеспечения обороны наиболее важных промышленных объектов города. Так, в первом секторе был тракторный завод, во втором – завод «Баррикады», в третьем – завод «Красный Октябрь», в четвертом – нефтехранилища и железнодорожные станции и т. д. Такой боевой порядок зенитной артиллерии давал возможность организовать огневое взаимодействие секторов и дивизионов при постановке заградительного огня, а также при ведении сопроводительного огня.
Для непосредственного обнаружения самолетов противника каждый сектор имел на ответственном направлении от трех до шести наблюдательных пунктов, удаленных от огневых позиций передовых батарей на 16–18 километров. По фронту наблюдательные пункты были удалены друг от друга на 8—10 километров, что почти полностью исключало возможность незамеченного пролета авиации в обороняемый сектор. Эта сеть наблюдательных пунктов дополнялась сетью промежуточных наблюдательных пунктов (для определения сигнального момента и уточнения курса цели при постановке заградительного огня). Внутреннее кольцо батарей среднего калибра находилось от основных обороняемых объектов на удалении 2–3 километров; внешнее кольцо – на удалении 8—14 километров.
Части ПВО укомплектовывались в значительной мере девушками-комсомолками, которые служили во взводах управлений батарей, дивизионов, в приборных, дальномерных и других расчетах. Обучались они на месте.
В период оборонительного сражения на ближних подступах и в борьбе за город зенитная артиллерия не только прикрывала обороняющиеся войска и город от авиации противника, но также часто привлекалась для борьбы против наземных войск гитлеровцев, прежде всего против танков.
Прикрытие коммуникаций Сталинградского фронта – железнодорожных станций и станций снабжения фронта на участке Сталинград, Палласовка Рязано-Уральской железной дороги – осуществлялось зенитно-артиллерийской группой, состоявшей из шести зенитных бронепоездов, а также 102‑й истребительной авиационной дивизией.
В начале наступления на Сталинград противник вел разведку с бомбометанием. Разведке подвергались железнодорожные станции Тацинская, Суровикино, Морозовская, Зимовники, Жутово, Курмоярская, Котельниково и такие населенные пункты в стороне от железных дорог, как Цимлянская, Серафимович, Вешенская. В последние дни июля, с приближением линии фронта к Сталинграду, количество самолето-вылетов в район Сталинграда резко возросло. Противник использовал при этом аэродромы: Запорожье, Старобельск, Миллерово, Морозовский, Сталино, Мариуполь, Таганрог.
В августе разведывательная и бомбардировочная деятельность авиации противника продолжала нарастать. Противник получил возможность действовать с аэродромов, более близких к Сталинграду.
До 23 августа главные удары вражеской авиации были направлены против войск. С этого же числа противник обрушил массированные удары всех видов авиации на Сталинград, не теряя из виду, конечно, и оборонявших его войск. В дальнейшем, до ноября, ни на один день не прекращалась интенсивная бомбежка Сталинграда, боевых порядков войск, позиций полевой и зенитной артиллерии, пристаней, переправ через Волгу у Сталинграда, Камышина и Астрахани, аэродромов, резервов Сталинградского и Юго-Восточного фронтов. Об интенсивности бомбардировки района Сталинграда говорят следующие данные: за три месяца (август – октябрь) на каждый квадратный километр площади Сталинграда противник сбросил 2000 фугасных авиабомб.
