Силы 2-й и 5-й воздушных армий непосредственно перед наступлением были равны, составляя соответственно 753 и 769 самолетов. Во многом этого удалось достичь поставками новой техники с заводов, а также отремонтированной из мастерских. Например, 8-я гв. иад пополнилась за период с 31 июля по 2 августа 44 истребителями Ла-5, а 302-я иад 5-й воздушной армии получила 51 истребитель Лавочкина. Кроме того, 34 Ил-2 было передано 1-му шак. Значительные «вливания» матчасти получили и другие соединения. Особо отметим усиление ночной бомбардировочной авиации 2-й воздушной армии. Число самолетов в 208-й нбад, хронически страдавшей в июле от недостатка матчасти, было увеличено в августе в среднем до 80 У-2 и Р-5. Для повышения эффективности действий легкомоторных бомбардировщиков в ближнем тылу (на расстоянии 2–3 километров от переднего края) была организована система целеуказания, состоявшая из прожекторов и сигнальных факелов. В отличие от армии С. А. Красовского, объединение генерала С. К. Горюнова в своем составе ночной бомбардировочной дивизии не имело. Только в самом конце наступательной операции 22–23 августа в ее состав влилась 312-я нбад, имевшая в своем составе 392-й, 930-й и 992-й нбап.
Подводя итог, укажем, что в районе Харькова советское командование сосредоточило свыше 1500 боевых самолетов фронтовой авиации. По оценкам штабов обеих армий, численность авиационной группировки противника колебалась в пределах от 430 до 590 самолетов. Полеты самолетов-разведчиков зафиксировали скопление немецкой авиации на аэродромах Миргород, Полтава, Конотоп и Лебедин. Дополняя эти данные, подразделения радиоразведки сообщали о сосредоточении в полосе будущего наступления Воронежского и Степного фронтов эскадр JG3, JG52, StG3, StG77, KG3 и KG27. Опуская 3-ю эскадру пикировщиков, действовавшую севернее Орла, нельзя не заметить, что данные разведчиков были весьма точными. В пределах погрешности находилась и количественная оценка авиации противника, особенно учитывая тот факт, что немецкое командование часто практиковало переброску своих авиационных соединений с одного участка Восточного фронта на другой. Как мы увидим в дальнейшем, со второй половины августа численный состав 4-го воздушного флота начнет неуклонно возрастать за счет переброски сюда групп из 6-го воздушного флота.
Рассмотрим тыловое обеспечение обеих воздушных армий перед наступлением. Решение о передаче соединений из одной армии в другую вызвало большую неразбериху в тыловых службах. Доклад штаба 5-й воздушной армии свидетельствует, что по плану перебазирования воздушные армии должны были поменяться только летными частями, которые оставались на своих аэродромах. Лишь тыловые части 2-й воздушной армии, убывая к новому месту дислокации, сменялись тыловиками 5-й. В связи со столь необычной обстановкой штаб ВВС Красной Армии издал приказ, согласно которому тылы 2-й воздушной армии, убывая на новое место, оставляли все запасы на местах. Но, как показала практика, тыловики армии С. А. Красовского уносили с собой все. Штаб 5-й воздушной армии, освещая данный период, отмечал:
Говоря об объективных трудностях службы тыла 2-й воздушной армии, необходимо отметить, что одной из основных проблем в обеспечении боевой работы являлся большой некомплект автотранспорта. По данным штаба армии, он доходил до 55 %. Имевшиеся на ходу автомобили были крайне изношены и требовали постоянного ремонта. Дело еще более усугублялось неразвитостью железнодорожной сети в полосе 2-й воздушной армии, что снова перекладывало большую нагрузку на плечи автомобилистов.