Юго-Западное направление объединяло в себе силы Юго-Западного, Южного и Брянского фронтов. К маю 1942 г. основу ВВС ЮЗФ составляли ВВС 6-й, 21-й, 28-й и 38-й общевойсковых армий, ВВС Южного фронта – ВВС 9-й, 57-й, 37-й, 12-й, 18-й и 56-й армий. В интересах ЮЗФ работала также 50-я БАД (81-й и 21-й ДБАП – всего порядка 5 исправных Ил-4). Невозможность выполнять поручаемые задачи в тех «рамках», что устанавливало для авиации армейское командование, заставляла командование ВВС ЮЗФ искать выходы из сложившейся ситуации. Так, заместитель командующего ВВС ЮЗФ генерал Скрипко в январе 1942 г. внес предложение о создании авиагруппы фронтового подчинения, формировании звеньев, выполняющих задания командования фронтом по уничтожению танков и бомбардировщиков противника. 16 апреля 1942 г. по распоряжению командующего направлением маршала Тимошенко на базе 76-й САД была создана Маневренная авиагруппа МАГ), которая стала фронтовым резервом авиации в предстоящей операции на Харьковском направлении.
После освобождения Ростова-на- Дону и проведения зимой 1941 – весной 1942 г. ряда частных наступательных операций Военный совет Юго-Западного направления (Тимошенко, Хрущев, Баграмян), вдохновленный достигнутыми военными успехами, решил осуществить крупную наступательную операцию. В конце марта 1942 г. в Москву был доставлен документ, озаглавленный: «Доклад по обстановке, сложившейся в середине марта на фронтах Юго-Западного направления, и о перспективах боевых действий в весенне-летний период 1942 года.» В нем Военный совет ЮЗН обосновывал возможность выхода войск направления на линию Гомель-Киев-Черкассы. Генштаб подверг критике этот план, и Сталин предложил его скорректировать. Новый план был готов через неделю и доложен Верховному Главнокомандующему. Предполагалось освободить Харьков с последующим освобождением Днепропетровска и станции Синельниково – железнодорожного узла, «державшего» перевозки в юго-западную Украину и Крым. Реакция Верховного Главнокомандующего на предложенный проект была однозначной: «…если операция, предлагаемая С.К.Тимошенко, может сковать силы гитлеровцев, ослабит их натиск на Москву, то почему бы ее не провести!/…/ Сомнения же Генерального штаба были «разрешены» приказом: «… считать операцию внутренним делом направления и ни в какие вопросы по ней не вмешиваться», – вспоминал о событиях тех дней С.М. Штеменко, в тот период – офицер оперативного отдела Генштаба.
По новому, скорректированному плану операции главный удар с юга в направлении Харькова наносили 6-я армия и армейская группа генерала Бобкина. Вспомогательный удар с севера в обход Харькова наносили 21-я, 28-я и 38-я армии. Действия войск Юго-Западного фронта обеспечивали 9-я и 57-я армии Южного фронта, державшие оборону на Барвенковском выступе.
По решению Ставки, при подготовке операции штаб ЮЗН должен был рассчитывать только на «внутренние резервы». Но это не относилось к авиации – ВВС ЮЗН усилили резервами Ставки. Хотя и немногочисленные, они прибыли на фронт заблаговременно. ВВС 6-й армии усилили 3-й Ударной авиагруппой (УАГ) ВВС Южного фронта 3*, ВВС 28-й армии – 4-й резервной авиагруппой (РАГ-4). Кроме того, к действиям на направлении главного удара могла быть подключена 5-я резервная авиагруппа ВВС Южного фронта (РАГ-5).
Прибывавшие резервы, однако, никак не были сопоставимы с потерями, начавшими расти с началом боевых действий. Особенно остро ощущался недостаток в ударных самолетах – бомбардировщиках и штурмовиках, призванных взламывать вражескую оборону на всей ее глубине. Вызвано это было тем, что в период, предшествующий Харьковской операции, предприятия, производившие боевые самолеты, переживали не лучшие времена. Эвакуация 135-го (Харьковского) авиазавода в Пермь 4*со всеми сопровождающими этот процесс издержками привела к практически полной остановке производства ближних бомбардировщиков Су-2. Поэтому 13-й Гвардейский и 135-й полки (ЮЗФ), 288-й ББАП ВВС 57-й армии (ЮФ), имевшие на вооружении эти самолеты, пополнения практически не получали. 289-й ББАП (ЮФ), сдав оставшиеся Су-2, убыл в тыл на переформирование. Не достигло еще требуемого объема производство бомбардировщиков Пе-2 на эвакуированном в Казань московском авиазаводе № 22. Серийный выпуск штурмовиков Ил-2 на Воронежском заводе также еще не был отлажен. Немногочисленные самолеты направляли в первую очередь на укомплектование штурмовых авиаполков РГК; в составе армейской авиации ЮЗФ Ил-2 практически не было. Но не хватало также истребителей – производство ЛаГГ-3 в начале 1942 г. было ограничено в пользу самолетов Яковлева, и таким образом на «голодный паек» садились 5 истребительных полков ВВС ЮЗФ, имевших в своем составе ЛаГГи. Приходилось рассчитывать исключительно на машины, неоднократно участвовавшие в боях, с множеством заплаток и ухудшившимися летными характеристиками.