Для массированного использования авиации на главных направлениях командующий ВВС, исходя из замысла Ставки, решил большую часть стратегического резерва направить на Забайкальский фронт, которому отводилась решающая роль в разгроме Квантунской армии. К началу третьей декады июля 12-я воздушная армия маршала авиации Худякова получила на усиление 6-й и 7-й бомбардировочные авиакорпуса генералов Скока и Ушакова, одну истребительную и две транспортных дивизии, увеличив свой боевой состав более чем в два раза, а по бомбардировщикам — втрое. В армии насчитывалось свыше тысячи трехсот самолетов.
Командование 12-й воздушной армии спланировало боевые действия на первые пять дней операции. Большая часть наличных авиационных сил была распределена для поддержки войск, действовавших на отдельных операционных направлениях. 6-я гвардейская танковая армия поддерживалась двумя штурмовыми и одной истребительной дивизиями. Для обеспечения ее соединений горючим и боеприпасами предназначались две транспортные авиадивизии. Для поддержки войск 36-й армии выделялась одна бомбардировочная дивизия. Советско-монгольской Конно-механизированной группе был придан один истребительный авиаполк.
В первый день операции было намечено нанести массированные удары по железнодорожным станциям в Халун-Аршане, Хайларе и Салуни, перегонам, мостам, эшелонам и автоколоннам с целью уничтожения резервов и изоляции района боев от притока свежих подкреплений. Одновременно массированные удары наносились по аэродромам и авиабазам врага в глубине ею обороны. Из общего количества запланированных самолето-вылетов почти пять тысяч, восемьдесят процентов, планировалось осуществить на направлении главного удара Забайкальского фронта.
Боевые действия 10-й воздушной армии генерал-полковника Жигарева были спланированы только на первый день операции, когда основные усилия Дальневосточного фронта были сосредоточены в полосе наступления 15-й армии. На этом главном направлении дислоцировалась почти половина всех авиационных фронтовых сил. На Сахалянском направлении, в полосе наступления 2-й Краснознаменной армии, действовал 18-й смешанный авиакорпус генерал-майора Нюхтилина. На Жаохэйском направлении, в полосе наступления 5-го отдельного стрелкового корпуса, удары по врагу наносил отдельный полк 29-й истребительной авиадивизии в составе сорока экипажей. Как бы в резерве находились 128-я смешанная авиадивизия на Камчатке и 255-я смешанная авиадивизия на Сахалине, имея в своем составе более ста восьмидесяти боевых самолетов.
Каждое из соединений имело конкретную боевую задачу. Истребительные дивизии должны были надежно прикрыть от ударов с воздуха сухопутные войска, корабли и плавсредства Краснознаменной Амурской военной флотилии, а также приграничные железнодорожные магистрали. Штурмовые и бомбардировочные соединения находились в повышенной боевой готовности и по данным воздушной разведки должны были уничтожить выявленные резервы, оборонительные укрепления и корабли Сунгарийской речной флотилии.
Соединения 9-й воздушной армии генерал-полковника Соколова, действующие в составе Приморской группы войск, имели специфические задачи, связанные с прорывом долговременной обороны противника. До начала операции планировалась предварительная авиационная подготовка в течение пяти-семи дней, когда ежесуточно совершалось бы до восьмисот самолето-вылетов. Цель ее — вскрыть группировку противника перед нашими войсками до рубежа реки Муданьцзян, разрушить долговременные фортификационные сооружения и подавить живую силу и технику врага в Волынском узле сопротивления Пограничненского укрепрайона.
В ночь накануне атаки авиация одиночными самолето-вылетами должна была маскировать выдвижение танковых частей в исходные районы с попутной бомбардировкой основных войсковых целей. Перед самой атакой предусматривалось нанести два массированных удара штурмовиками и бомбардировщиками по оборонительным сооружениям укрепрайона. С этой целью намечалось осуществить свыше тысячи ста самолето-вылетов.
Проверяя подготовку авиасоединений во второй половине июля, командующий ВВС вместе со своими помощниками побывал на большинстве аэродромов, встретился с личным составом, уточнил боевые задачи. Как и на советско-германском фронте, Главный маршал авиации Новиков много внимания уделил организации взаимодействия своих частей с наземными войсками. Под его руководством штабы воздушных армий, совместно со штабами Забайкальского и Дальневосточного фронтов, а также Приморской группы войск, общевойсковых и 6-й гвардейской танковой армий, детально разработали планы взаимодействия, единые кодированные карты, радиосигналы и переговорные таблицы, а также сигналы взаимоопознавания войск и авиации.