１１月２４日，德军运输机部队接到空军总司令下达的命令，要求他们无论如何每天要给包围圈内的德军空运３３０吨物资。德国空军向斯大林格勒方向调遣了最强的轰炸机中队以及运输机集群。最初几个星期，有近６００架飞机参加了运输。他们还选调了德军飞行学校部分经验丰富的教官担任运输机驾驶员，这些教官能够在各种气象条件下执行战斗任务，能在白天和夜晚远距离飞行。１９４２年１２月至１９４３年１月，德国空军为了解救在斯大林格勒地区被围的部队，共出动飞机１４０９７架次。
为了粉碎德军空中供给计划，苏军对敌被包围集团进行了空中封锁。空中封锁是由西南方面军、顿河方面军和斯大林格勒方面军的航空兵和防空部队，在国土防空军部队的密切配合下实施的。空军司令员诺维科夫在１１月底和１２月初数次给各空军集团军、防空歼击航空兵和远程航空兵下达命令或指示，指出同德军运输航空兵作斗争是当前苏军航空兵的一项最主要的任务。
为了有效地消灭着陆机场上和空中的德军运输机，苏军沿合围圈建立了报知和引导无线电台网，并由地面部队中的航空兵代表使用无线电设备进行报知和引导。这个系统在与德军运输航空兵的斗争中起了重大作用。１２月１１日晨，歼击航空兵第２３５师师长波德戈尔内上校带领１８架歼击机，根据无线电引导站的信号起飞了。在地面电台的引导下，他们在大切普尔尼克地域内向１６架敌运输机发起突然攻击，这些敌机载着物资正飞向斯大林格勒，并有４架Ｍ－１０９战斗机掩护。苏歼击机一举击落敌９架运输机，其中５架在空中烧毁，其余的迫降在野外，８名飞行员被俘。剩下７架敌机企图回逃，但被苏歼击机追上去又消灭了６架，只有１架敌机越过战线逃掉了。
德军大部分出击机场都远离合围地域２５０到３５０公里，因此，战斗机为轰炸机和运输机护航已无可能。于是，德军就改在夜间或白天复杂气象条件下飞行。部分敌机乘合围地域以南既无绵密正面又无苏军机场，从该地域南面窜到伏尔加河东岸，尔后再北转，从东面进入斯大林格勒地区。在这种情况下，苏军不得不对敌被围集团组织环形封锁。
封锁区划分为４个空域：１号空域为合围对外正面以外的地区，主要任务是消灭起飞机场上的敌机。在该空域作战的有空军第８、第１６和第１７集团军以及远程航空兵的部队。他们曾先后对德军莫罗佐夫斯克、塔秦斯卡亚、萨利斯克、新切尔卡斯克和罗斯托夫等机场进行了猛烈袭击。最典型的一次是１月９日对萨利斯克机场的成功突击。这次突击是巴赫金大尉带领７架伊尔－２飞机在１个歼击机大队护送下实施的。根据空中侦察的情报得知，在萨利斯克机场上集结有３００多架敌运输机和作战飞机。伊尔－２飞机突然穿云而出，对机场进行了果断的和极其巧妙的第１次攻击，紧接着又先后５次进入目标，用炸弹、火箭弹和枪炮火力击毁击伤７２架敌运输机，空中还击落德战斗机３架，自己仅损失飞机４架。
２号空域位于合围的对内对外正面之间，这个区域是环形的，它分为５个扇区，每个扇区由１个航空兵师负责。在该空域内，歼击机从"机场待战"和"空中待战"状态出动，截击和消灭德机。
３号空域围绕并紧靠着整个合围地域。在该空域内由高射炮兵消灭德机。为此，在这个区域内集中了各方面军和斯大林格勒军级防空地域的近４００门高射炮和２５０挺高射机枪。
合围地域本身是第４号空域。在这里，空中和地面的德军飞机由航空兵、高射炮兵和野战炮兵负责歼灭。德军的机场白天由歼击机封锁，夜晚由波－２轻型轰炸机封锁。当机场夜航灯打开时，空中值班的波－２飞机立即对该机场投弹。
航空兵和高射炮兵联合对斯大林格勒地区被围德军实施的空中封锁极有成效。在整个封锁过程中，通过空战、突击机场和对空射击等战斗行动，共消灭了近１２００架德国飞机，其中８０％是运输机和轰炸机。德国空军还损失了大批训练有素的飞行员。第６集团军旗均每天只得到５０-８０吨物资，而不是许诺的３００吨。由于得不到必需的物资器材、给养、弹药和汕料，被围德军的作战能力受到严重影响。空中封锁有力地促成了被围德军集群的崩溃。
苏军统帅部粉碎了德军为被围集团解除封锁的企图后，决定彻底消灭该集团。１９４３年１月１０日，在第６集团军拒绝接受敦促投降的最后通牒后，顿河方面军对敌发动了进攻。空军第１６集团军积极支援地面部队突破敌防御地幅，一昼夜内即出动飞机６７６架次，突击了被围德军的部队、司令部以及抵抗枢纽部，从空中牢固地封锁了大罗索什卡和皮托姆尼克机场。苏军轰炸航空兵第２军的飞行员们积极行动，在战役的第１天出动了飞机１７２架次。由于德军的机场距离太远，其战斗机无法到合围地域作战。至１月２２日，苏军开始对德军集团分割围歼，德军被分割为南北两部。１月３１日，南部德军被歼，德军第６集团军司令保卢斯被俘。２月２日北部集群也投降了。
２月２日夜里，德军两架海－１１１式飞机再次满载物资飞到斯大林格勒上空。但是，无论怎么寻找，下面都没有动静。因为战斗已经结束了。
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