В 08.00 7 сентября 8-я и 16-я воздушные армии одновременно нанесли штурмовой удар по позициям 14-го танкового корпуса в районе Коренной балки, Бородкина, Винновки и Акатовки. В течение дня 16-я ВА осуществила 124 вылета, летчики донесли об уничтожении 25 танков и 3 сбитых самолетах. Собственные потери составили 15 самолетов. Однако для серьезной воздушной поддержки войск этого было недостаточно, и начавшиеся с рассвета атаки всех четырех армий опять захлебнулись. Штаб 6-й армии отметил мощные бомбардировки участков 51-го армейского и 14-го танкового корпусов.
На следующий день полки 16-й воздушной армии довольно скромными силами (82 боеготовые машины) осуществили 204 вылета и доложили об уничтожении и повреждении 41 танка, 76 автомобилей и 16 бронемашин. Тяжелые потери понес 237-й ИАП. В нем пропали без вести сразу 3 Як-1 (лейтенанты A. M. Ключников, М. Г. Заикин и сержант Б. В. Горбатов).
Немцы отметили многочисленные налеты в секторах 8-го армейского и 14-го танкового корпусов. В 14.00 (по берлинскому времени) группа в составе 18 советских бомбардировщиков под прикрытием истребителей нанесла авиаудар по позициям и тылам 76-й и 305-й пехотных дивизий, которые к этому моменту занимали фронт от Дона до Самофаловки.
Люфтваффе продолжали наносить удары по исходным позициям советских войск, а также ближнему тылу и путям снабжения. В частности, I./KG100 в 09.46–12.38 совершила налет на станцию Иловля. Немцы, по всей видимости, испытывали нехватку боеприпасов, вследствие чего самолеты вылетали с уменьшенной бомбовой нагрузкой (по две 500-килограммовых бомбы). Над целью «Хейнкели» были атакованы группой в составе 13–15 советских истребителей, но, собравшись в плотный боевой порядок, бомбардировщики смогли отразить все атаки.
9 сентября армия осуществила 191 вылет, доложила о 43 уничтоженных танках и 5 сбитых самолетах. При этом сразу 15 своих самолетов не вернулось с заданий. Среди пропавших без вести были старший лейтенант К. П. Шалимов и сержант П. Г. Яменко из 563-го ИАП, сержант B. C. Филин из 520-го ИАП, старший сержант А. Л. Приймак и сержант АА. Куприянов из 237-го ИАП.
Отметим, что если бы донесения о нанесенных противнику потерях примерно соответствовали действительности, танковый корпус Виттерсхайма лишился бы всей своей матчасти. На самом деле потери противника в бронетехнике, несмотря на тяжелые бои, оставались на минимальном уровне, к 7 сентября в составе 16-го танкового корпуса оставалось 125 танков (к началу советского наступления было 134).
Сама 16-я ВА только за первые три дня боев потеряла 30 машин. 10 сентября армия выполнила 185 вылетов и доложила о 92 уничтоженных танках и 4 сбитых самолетах при собственных потерях в 7 машин. Немцы отметили единичные пролеты вражеских самолетов над тылами 11-го армейского корпуса и бомбардировку его командного пункта, которая не имела серьезных последствий, а также налеты на коммуникации и переправы в тылу 8-го армейского корпуса.
После провала общего наступления Жуков и Еременко пытались ставить войскам ограниченные задачи (в целом занимать оборону, а на отдельных участках продолжать атаки), но и они были полностью провалены, а уже 9 сентября журнал боевых действий СтФ констатировал, что «ни одна из наступающих армий свою задачу не выполнила». Среди причин указали «ложные сообщения частей о достигнутых успехах», «наступление без ударного кулака», плохое взаимодействие артиллерии с танками и пехотой», ну и, конечно же, «господство авиации противника». Тем не менее оборона 14-го танкового корпуса опять трещала, за день три его дивизии потеряли 470 солдат и офицеров убитыми и ранеными. Генерал Витерсхайм во время очередной истерики потребовал, чтобы 10 сентября весь VIII авиакорпус действовал в его интересах, заявив, что в противном случае фронт может рухнуть. Однако Рихтхофен уже получил заявку от 4-й танковой армии на максимальную поддержку 48-го танкового корпуса. В итоге он решил не распылять силы, а действовать последовательно, с 09.00 все «Штуки», «Хеншели» и бомбардировщики бомбили южную часть Сталинграда, а с 13.00 переключались на северный фланг 6-й армии. Во время этой «авиапаузы» фронт 14-го танкового корпуса опять «задрожал», и лишь с вводом в бой немногочисленных резервных групп немцам снова удалось отбить атаки и восстановить положение.