В эти же дни в 8-й воздушной армии решением командующего проводился ряд организационных мероприятий. На переформирование было отправлено три штурмовых, четыре бомбардировочных и 12 истребительных полков вместе с управлением 269-й истребительной авиационной дивизии. На смену им прибыли четыре новых полка. В результате проведенных мероприятий в составе армии осталось восемь дивизий, столько же отдельных полков (разведывательный, транспортный, учебно-тренировочный и пять смешанных), пять отдельных эскадрилий, транспортный отряд тяжелых кораблей и авиаотряд управления воздушной армии. Всего в 8-й воздушной армии на 1 октября насчитывалось 586 самолетов, в том числе 437 боевых, из них 246 исправных{30}. Гитлеровская авиация к атому времени имела на сталинградском направлении около 500 бомбардировщиков, 250 истребителей и 100 разведчиков. В ее составе действовало до 10 отрядов разведчиков, а также две эскадры итальянского экспедиционного корпуса. Всего вражеская авиация имела не менее 1000 боевых самолетов.
Основные силы вражеской авиации базировались на аэродромах Бол. Россошка, Карповка, Прудбой, Голубинский в 25-40 км от Сталинграда, где в отдельные дни наблюдалось до 100 самолетов. Используя близость расположения, бомбардировщики противника группами до 20 самолетов продолжали непрерывно бомбить наши войска, атаковывали железнодорожные станции и перегоны, колонны войск на дорогах и крупные населенные пункты в армейском тылу. Вражеские истребители патрулировали над полем боя, вели разведку ближних тылов, блокировали аэродромы 8-й воздушной армии и активно противодействовали полетам ее авиации.
В первых числах октября немецко-фашистские войска, перенеся центр своих действий в заводские районы Сталинграда, повели с трех сторон наступление на Орловку у северо-западной окраины города. В связи с этим штурмовая и ночная бомбардировочная авиация армии была нацелена на уничтожение танков и мотопехоты противника, сосредоточившихся в оврагах и балках, примыкавших к этому населенному пункту. В период с 4 но 8 октября усилия армии были раздвоены. Часть их пришлось перенести на южный участок фронта, где противник, сосредоточив моторизованные войска и до 200 танков, готовился к решительному удару но войскам 51-й и 57-й армий, занявших дефиле у Сарпинских озер. Здесь особенно эффективно действовала девятка Ил-2 226-й штурмовой авиационной дивизии. Штурмовики, ведомые командиром 225-го полка майором Г. И. Смолиным, под прикрытием истребителей 287-й и 288-й истребительных авиационных дивизий сделали четыре захода на колонну танков и автомашин противника севернее населенного пункта Садовое. В результате штурмовки шесть танков было уничтожено и шесть повреждено, а живой силе нанесен такой урон, что, но донесению разведчиков 57-й армии, "в районе штурмовки всю следующую ночь шли похороны погибших"{31}.
Отмечая высокую результативность действий летчиков 8-й воздушной армий на этом участке фронта, генералы Ф. И. Толбухин и Н. Е. Субботин направили в штаб армии приветственную телеграмму, в которой они передавали боевой привет "летчикам, техникам, мотористам авиачастей" и благодарили их за "высокую боевую деятельность но уничтожению фашистской техники и живой силы".
Сложная обстановка создалась в связи с наступлением противника на заводские поселки Красный Октябрь и Баррикады. Немецко-фашистским войскам 4 октября удалось занять эти поселки и устремиться дальше, на заводы, для выхода к Волге. Поэтому с середины октября усилия 8-й воздушной армии были направлены на отражение здесь атак гитлеровцев. Удары но врагу наносились днем и ночью. Одновременно но ночам на боевых самолетах По-2 доставлялись войскам 62-й армии, оборонявшимся в этих районах, боеприпасы, продовольствие и медикаменты, которые сбрасывались в специальных мешках. Всего за октябрь было сброшено около 13 т грузов. За своевременную, полную и точную доставку их личному составу 709-го ночного легкобомбардировочного полка (командир майор М. Г. Хороших) была объявлена благодарность. Командующий 62-й армией В. И. Чуйков отмечал: "Когда наши части, изолированные Волгой, были отделены друг от друга и не имели связи но суше, крепко выручали нас наши По-2. Они прилетали к нам и, спустившись до минимальной высоты, сбрасывали нам сливочное масло, шоколад, патроны"{32}.
Особенно тяжелым для защитников Сталинграда оказалось 14 октября. С утра вражеская авиация нанесла массированный удар но заводским районам города. Тракторный завод, еще в сентябре выпустивший за месяц 200 танков, 150 артиллерийских тягачей и большое количество запасных частей к ним, был превращен в руины. После налета авиации перешли в наступление наземные войска противника. Их атаки следовали одна за другой, зачастую перерастая в рукопашные схватки. Бои не утихали ни днем ни ночью, особенно в районе Тракторного завода, на захват которого был направлен основной удар гитлеровцев. 15 октября завод был занят противником.