Если к середине сентября 1942 г. 3-я ВА имела в своем составе 285-ю бомбардировочную (два полка), 212-ю (четыре полка) и 264-ю (три полка) штурмовые, 256-ю и 263-ю истребительные (по два полка) авиационные дивизии, а также отдельные 6-й гвардейский штурмовой, 11-й разведывательный, 5-й смешанный учебно-тренировочный авиационные полки и 399-й авиационный полк связи, то к началу наступления армия была значительно усилена. 3-й ВА были приданы целых пять авиационных корпусов резерва Верховного главнокомандования: 1-й бомбардировочный (генерал-майор авиации В.А. Судец), 1-й штурмовой (генерал-майор авиации В.Г. Рязанов), 2-й штурмовой (полковник В.В. Степичев), 1-й истребительный (генерал-майор авиации Е.М. Белецкий), 2-й истребительный (генерал-майор авиации А.С. Благовещенский){128}.
Всего к кошту ноября 1942 г. 1-й и 3-й ВА Калининского фронта насчитывали в своем составе 575 истребителей, 617 штурмовиков и 360 бомбардировщиков. На части и соединения обоих воздушных армий возлагалась основная задача — активными последовательными и массированными ударами штурмовиков и бомбардировщиков под прикрытием истребителей днем и ночью изматывать противника, уничтожать его живую силу и технику, содействовать наступающим войскам в прорыве обороны противника, а в дальнейшем — в разгроме и уничтожении его группировок. Кроме того, авиация должна была уничтожать самолеты противника на аэродромах, прикрывать свои войска на поле боя, разрушать железнодорожные узлы и перегоны для срыва подвоза противником резервов, вести разведку{129}.
Наступление сухопутных частей непосредственно на великолукском направлении обеспечивали штурмовики 1-го шак под прикрытием истребителей 1-го иак (в составе 210-й и 274-й иад). Кроме того, частично были задействованы и самолеты 2-го иак (12-й иап). Эта группировка постоянно наращивалась. В середине декабря, когда операция в Ржевском выступе закончилась неудачей, под Великими Луками были сосредоточены одна бомбардировочная, две штурмовые и две истребительные дивизии. Всего же при освобождении Великих Лук летчики 3-й воздушной армии совершили 1938 самолето-вылетов и сбросили 526 тонн авиабомб{130}.
Командование люфтваффе также довольно быстро перебросило к месту разгоревшихся ожесточенных боев ряд авиационных частей и соединений. С немецкой стороны в сражении были задействованы части Lurwaffenkommando Ost, которые объединил под своим руководством штаб 53-й бомбардировочной эскадры (командир — полковник Э. Вильке).
Эта оперативная группа получила название Gefechtsverband Welikije Luki. В разное время в нее входили: I. и III./KG53 (с 25 ноября), III./StG1 (с 16 декабря), 9./StG77 (с 8 января 1943 года), I. и частично III./JG51 (с 4 января), II./JG54 (с 6 января), 2. Stoerkampgstaffel (со 2 января). Временно этой группе были подчинены II. и III./KG4, а также планерно-десантное подразделение Verb.Kdo.(S) V. В начале 1943 г. самолеты KG4 перебросили из Олсуфьево в Оршу «готы» из состава 5./LLG2. Хотя Великие Луки находились в полосе Группы армий «Центр» и, соответственно, Lufwaffenkommando Ost, к снабжению города было также привлечено Verb.Kdo.(S) 1 из состава 1-го воздушного флота (три планера){131}.
Эти части в период с 25 ноября 1942 г. но 19 января 1943 г. выполнили 4124 самолето-вылета. В том числе для решения боевых задач 298 вылетов совершили разведчики, 1393 — двухмоторные, 403 — пикирующие и 46 — легкие ночные бомбардировщики, а также 1554 — истребители{132}.
Нетрудно заметить, что немецкое командование, располагая численно меньшим силами, использовало их с куда большим напряжением. Вообще умение выжать из наличных сил и средств максимум возможного было характерно для ВВС Германии на протяжении всей войны. Однако развернуть надежный «зонтик» над своими частями люфтваффе под Великими Луками не удалось. На протяжении всей операции ударные самолеты 3-й ВА оказывали значительное воздействие на немецкие войска. А 16 января, «под занавес» сражения, при налете советской авиации получил ранение сам командир 59-го армейского корпуса — генерал Шеваллери{133}.
Но не будем забегать вперед. Пока же, в конце ноября, перед немецким командованием встала настоятельная необходимость срочно навести «воздушный мост» к окруженным. Первые такие полеты немецкая авиация выполнила в интересах «группы Майер». Немцы по мере сил пытались поддержать ее боеспособность. Кроме стандартного набора из боеприпасов, продовольствия и других грузов, 30 ноября над территорией ширипинской группировки был сброшен с парашютом врач-хирург. Это было связано с большими потерями среди медицинского персонала, вынужденного ухаживать за ранеными практически в чистом поле.