Ještě téhož roku byl povýšen a jmenován vrchním velitelem vzdušných sil a náměstkem lidového komisaře obrany pro letectvo. Zaměřil se na nové typy letadel, dosáhl zrušení oddělených frontových a armádních letectev a zavedl samostatné vzdušné armády nepodřízené pozemním silám. Postupně také provedl reorganizaci rezervních sil, aby jejich nasazování bylo koordinované. Při zhroucení jižní fronty a po německém postupu ke Stalingradu byl Novikov pověřen přímým řízením leteckých operací v tomto prostoru. Po obklíčení německých jednotek se mu postupně podařilo přerušit letecký zásobovací most. 17. března 1943 byl povýšen na maršála letectva, čímž se stal prvním držitelem této hodnosti. Při bitvě v Kurském oblouku spolu se Žukovem odpovídal za koordinaci leteckých a pozemních sil. Koordinace podobného typu při velkých ofenzívách pak byly až do konce války jedním z jeho hlavních úkolů. Při útoku na Smolensk donutil Němce stáhnout část vojsk z hlavního útočného směru tím, že záměrně nechal bombardovat falešné cíle. V květnu 1944 byl na nějaký čas opět poslán na sever, kde měl zorganizovat bombardování Finska právě žádajícího o příměří. Chtěl k tomu využít i bombardéry Boeing B-29 Superfortress z uvažované dodávky z USA, ze které ovšem nakonec sešlo. Po návratu zpět na hlavní bojiště velel sovětským leteckým silám až do konečné porážky Německa. Poté se v Moskvě účastnil příprav bojových operací proti Japonsku na Dálném východě.