С 14 ноября 1942 года дивизия вошла в состав 17-й воздушной армии Юго-Западного фронта и принимала участие в контрнаступлении под Сталинградом, её части поддерживали наземные войска при прорыве обороны противника и окружении его группировки. В январе — феврале 1943 года она поддерживала войска Юго-Западного фронта при наступлении в Донбассе и во встречных сражениях, развернувшихся в конце февраля между Днепром и Северским Донцом.