К началу контрнаступления под Москвой на первые числа декабря 1941 года советские войска уже превосходили немецкие по количеству авиации (1200 боевых самолетов против 700 машин). Это превосходство было эффективно использовано в ходе боевых действий.
В целом же интенсивность боевых действий немецкой авиации на Восточном фронте в 1941 году при ее средней численности порядка 2500 самолетов составляла примерно 1200 самолето-вылетов в день, а в периоды повышенной активности боевых действий достигала 2000 самолето-вылетов.
В результате поражения под Москвой, продолжительных боев на других участках советско-германского фронта к весне 1942 года численность немецкой авиации, действующей на Востоке, сократилась до 1700 боевых машин.
Весной и летом 1942 года основные усилия немецкой авиации были сосредоточены на южном крыле советско-германского фронта. Все время, пока немецкие войска быстро наступали вдоль Дона от Воронежа в направлении Сталинграда и из района Ростова на Кавказ в направлении Майкопа и Армавира, значительная часть их дальней бомбардировочной авиации участвовала в налетах на коммуникации в тылу противника. Эти операции охватывали обширный район, включая Северный Кавказ. Массированным ударам подвергались мосты, паромные переправы, железные дороги, а также коммуникации в более глубоком тылу советских войск, порты Черноморского побережья Кавказа вплоть до Поти. Даже предпринимались в небольших масштабах попытки минирования Волги и подвергались ударам с воздуха суда на Волге до самой Астрахани.
В самом наступлении на Сталинград участвовало от 500 до 600 самолетов всех типов. Авиационные налеты на город совершались группами по 9–10 самолетов и следовали один за другим. Но такой режим привел только к сильному истощению экипажей и резкому понижению качества бомбометания. В воздушных же боях успех, как правило, еще был на стороне немецких летчиков.
Окружение немецкой 6-й армии под Сталинградом и последовавшее за ним практически полное окружение 17-й армии на Кубани поставило перед Люфтваффе еще одну серьезную задачу: снабжение попавших в окружение войск по воздуху. Для этого бомбардировщики Хе-11 были сняты с боевых заданий и переданы транспортной авиации. При выполнении транспортных задач они понесли большие потери. Для прикрытия транспортных эшелонов пришлось выделить дополнительно большое количество истребителей, ослабив поддержку наземных войск. Все это в целом привело к новым большим потерям авиации и заметному снижению ударной мощи Люфтваффе. В боевой строй начали поступать даже самолеты устаревших конструкций, а подготовка пилотов по срокам была сокращена до трех месяцев.
Кампания 1942 года показала, что Люфтваффе, несмотря на потери, продолжали жестко следовать традиционной тактике массированных ударов, направленных на непосредственную поддержку танковых частей. Но в отличие от кампаний, проведенных немцами на Западе, на Восточном фронте этот подход себя не оправдывал. Причиной тому послужила огромная протяженность фронта, при которой добиться решительного массирования сил на избранном направлении было очень трудно.
После 1942 года перед руководством Германии остро встал вопрос о необходимости перехода от наступательной стратегии к оборонительной. Это коснулось и Люфтваффе, которые ощущали недостаток в материальной части, авиационном топливе и кадрах. Сроки подготовки немецких летчиков пришлось сократить, в результате чего их боевые качества начали неуклонно снижаться.
В то же время немецкая авиация нашла в себе силы провести воздушную операцию во время очередного контрнаступления советских войск в районе Харькова (21 февраля – конец марта 1943 года). В этой операции участвовали соединения 1-го и 4-го авиационных корпусов. Авиация удары наносила как самостоятельно (по собственному плану), так и для поддержки наземных войск. Для этого корпусам приходилось совершать в январе около 350 самолето-вылетов в день, а в феврале их количество возросло до 1000–1250.
В начале апреля 1943 года началось воздушное сражение в небе над Кубанью. В него были втянуты значительные силы советской и немецкой авиации. Однако, несмотря на масштабы и активность действий сторон, бои носили тактическое значение. Тем не менее борьба за кубанское небо завершилась победой советских ВВС.
Накануне начала наступления немецких войск под Курском на центральном участке Восточного фронта был развернут новый 6-й воздушный флот Люфтваффе под командованием генерала фон Грайма. К тому времени численность первого эшелона (первой линии) Люфтваффе на Восточном фронте составляла порядка 2500 боевых машин. Но качество этих самолетов было значительно ниже, чем к лету 1942 года. Непосредственно в районе Курска было сосредоточено не менее 1000 самолетов.