23 сентября два звена "яков" под командованием капитана И. Ф. Стародуба завязали бой с 18 бомбардировщиками и 12 истребителями противника. Бой был ожесточенным. 5 немецких самолетов сбили летчики В. А. Луцкий, С. П. Команденко, А. Г. Котов и И. Ф. Стародуб. Сбив "мессершмитт" и израсходовав все боеприпасы, капитан Стародуб решительно повел истребитель на таран "юнкерса". От столкновения оба самолета взорвались в воздухе.

В эти же дни вражеские истребители подожгли в воздушном бою самолет командира 434-го иап Героя Советского Союза майора И. И. Клещева. Попытка сбить пламя не удалась. Клещев выбросился с парашютом и был отправлен в госпиталь.

За период с 14 сентября по 2 октября летчики полка выполнили 611 боевых вылетов, участвовали в 48 воздушных боях и сбили 82 немецких самолета.

К концу сентября в 434-м иап осталось лишь около трети летчиков и боевых самолетов. Личный состав безмерно устал, самолетный парк требовал серьезного ремонта. И в начале октября полк в очередной раз был выведен в тыл на доукомплектование.

Командиру полка майору И. И. Клещеву не удалось дожить до нашей победы. Поздней осенью 1942 г. он трагически погиб при выполнении перелета в сложных метеоусловиях.

В ходе Сталинградской битвы рождались и отрабатывались новые способы боевого применения и тактические приемы нашей авиации. Высокой боевой эффективностью в борьбе с авиацией противника обладали истребительные засады. Руководил организацией истребительных засад лично командующий воздушной армией генерал С. И. Руденко. В одном из своих распоряжений он запретил экипажам, находящимся в засаде, вылетать на перехват истребителей противника. Уничтожать нужно было только вражеских бомбардировщиков и разведчиков.

Истребительные засады широко применялись в армии и в последующих боевых действиях полностью себя оправдали. Летный состав всегда стремился перехватить из засады самолеты врага и решительно уничтожать их, при необходимости смело идя на воздушный таран.

Так, 14 сентября молодой пилот 237-го иап И. М. Чумбарев вылетел на Як-1 из засады на перехват разведчика ФВ-189, который на высоте 1000 - 1200 м прошел иад нашим аэродромом и скрылся в облаках. С помощью радионаведения с земли Чумбарев вскоре заметил врага и стал с ним сближаться. В 150 - 200 м стрелок противника открыл по самолету Чумбарева огонь. Наш летчик зашел сзади в непростреливаемую зону, настиг вражеский самолет, снизу таранил и сбил его. Чумбарев получил ранение в голову, но, несмотря на это, посадил свой самолет в расположении наших войск. 19 сентября Чумбарев был принят в кандидаты партии и в этот же день сбил еще один фашистский самолет, за что был награжден орденом Красного Знамени, и ему было присвоено звание лейтенанта.

27 сентября на подступах к Сталинграду (район Таловки) был замечен немецкий разведчик "дорнье". На его перехват из засады вылетел командир звена 211-го иап комсомолец лейтенант В. Е. Пятов. Израсходовав боеприпасы, плоскостью своего самолета он ударил по хвостовому оперению разведчика. Видя, что "дорнье" продолжает полет, летчик снова пошел на таран и винтом срубил стабилизатор вместе с рулем глубины. Вражеский разведчик отвесно врезался в землю и сгорел. Сам летчик-герой, показав образец самоотверженности, благополучно приземлился на своем аэродроме. За этот подвиг летчик В. Е. Пятов был награжден орденом Красного Знамени.

В сентябре острота наземной и воздушной обстановки потребовала круглосуточного воздействия на врага. Но в составе воздушной армии был всего один 970-й ночной бомбардировочный авиаполк (нбап) на самолетах По-2. Этого было недостаточно. Возникла неотложная необходимость подготовить для ночных действий и экипажи штурмовиков. Их умение наносить удары по врагу ночью в дальнейшем сыграло большую роль.

К концу сентября в состав армии вошла 271-я ночная бомбардировочная авиадивизия (нбад) (командир полковник М. X. Борисенко, военком полковой комиссар В. З. Гультяев, начальник штаба полковник И. Е. Фельдшеров), которая имела 702, 901, 970, 372, 714-й (в ноябре два последних ушли в резерв) авиаполки на самолетах По-2.

Контрудары войск Сталинградского и Юго-Восточного фронтов на подступах к Сталинграду в сентябре 1942 г. имели очень важное значение для обороны города. Летчики 16-й, соседней 8-й воздушных армий и авиации ПВО в крайне тяжелых условиях воздушной обстановки оказывали значительную поддержку войскам на поле боя, а также отражали воздушные налеты вражеской авиации на город.

По количеству воздушных боев и уничтоженных самолетов противника выделялся еще 237-й иап. Его летчики провели 44 боя и сбили 28 фашистских самолетов. Командир полка коммунист майор А. Б. Исаев, выполняя по нескольку боевых вылетов в день, служил для личного состава примером мужества, отваги и летного мастерства. Отлично дрались летчики этого полка старший лейтенант И. Ф. Балюк, лейтенант Колючник, старшие сержанты А. И. Денисов, Н. И. Крючков, В. А. Лимаренко, Я. Д. Михайлик, А. А. Полосенко, И. М. Чумбарев, Г. В. Шерстнов и другие.

Образцы ведения воздушного боя показали летчики 867-го иап коммунист командир звена Роганов и комсомолец сержант А. Ф. Вакула, а в 43-м иап старшие лейтенанты Ч. К. Бенделиани и Л. И. Борисов, сержант Смирнов. У летчика Ч. К. Бенделиани излюбленным приемом воздушного боя были стремительные лобовые атаки, которых немецкие летчики всячески избегали.

За первый месяц боевых действий 16-й воздушной армии летчики совершили 5225 боевых самолето-вылетов, из них на бомбардировку и штурмовку войск и аэродромов противника - 992, на прикрытие войск фронта, аэродромов, города Камышина и перехват самолетов противника - 2462, на сопровождение авиации 1356 и на воздушную разведку - 358. В проведенных 384 воздушных боях советские летчики сбили 290 фашистских самолетов. Кроме того, было уничтожено и повреждено 6 самолетов на аэродромах, около 400 танков и бронемашин, 1398 автомашин и автоцистерн, 183 орудия и много другой боевой техники, а также выведено из строя несколько тысяч вражеских солдат.

В ожесточенных боях под Сталинградом несла потери и воздушная армия. Летчики 220-й иад за сентябрь сбили 93 вражеских самолета, а потеряли 91; при этом погибло 48 летчиков и ранено - 16. Летчиками 283-й иад было уничтожено 105 самолетов противника, а боевые потери составили 66 самолетов (43% от имевшихся) и 35 человек летного состава (более 30%). Наибольшие потери в сентябре понесли штурмовики - одну боевую потерю на 20 самолето-вылетов.

На 1 октября в составе 16-й воздушной армии было 13 ночных бомбардировщиков, 93 штурмовика, 120 истребителей и 6 разведчиков - всего 232 самолета. Ее боевой состав по количеству самолетов не уменьшился; все потери были полностью восстановлены благодаря героическим усилиям советского народа, завершившего перестройку всех отраслей народного хозяйства для обеспечения нужд фронта.

С 28 сентября директивой Ставки Сталинградский фронт реорганизовался и стал именоваться Донским, а Юго-Восточный - Сталинградским. Командующим Донским фронтом был назначен генерал-лейтенант К. К. Рокоссовский.

В октябре 1942 г. 16-я воздушная армия обеспечивала частные операции и контрудары общевойсковых армий. Нужно было измотать врага и отвлечь его силы от главных направлений. Одна из таких частных операций под кодовым названием "Дон" проводилась ударной группой Донского фронта в середине октября. Воздушная армия в этой операции выполняла следующие задачи: вела борьбу с авиацией противника, уничтожала вражеские войска перед фронтом, содействовала войскам 24-й и 66-й армий в прорыве обороны противника, вела воздушную разведку и разрушала переправы через Дон.

Об успешной борьбе с вражеской авиацией свидетельствуют воздушные бои 16 октября, когда истребители одной лишь 220-й иад сбили 9 и подбили 4 фашистских самолета. Победителями этих боев были коммунисты и комсомольцы лейтенант В. И. Иванов (сбил два Ме-109), сержант Логачев, батальонный комиссар И. М. Мамыкин, капитаны И. П. Моторный и З. В. Семенюк, старшие лейтенанты В. Н. Макаров и П. П. Ратников, младшие лейтенанты Мартынов и Б. М. Ривкин.