Novikov có một thời gian ngắn giữ chức vụ Phó Tư lệnh Không quân từ tháng 2 cho đến ngày 11 tháng 4 năm 1942. Sau đó ông trở thành Tư lệnh Lực lượng Không quân Hồng quân - Phó ủy viên nhân dân Quốc phòng Liên Xô về Hàng không, một chức vụ cho phép ông thực hiện việc tổ chức lại lực lượng không quân Liên Xô. Ông đã đặc biệt chú ý đến việc thành lập các sư đoàn và quân đoàn không quân độc lập, cũng như cải thiện sự phối hợp tiền tuyến. Trong Cuộc vây hãm Stalingrad, Novikov đã thuyết phục thành công Gregory Zhukov và cả Stalin rằng lực lượng không quân chưa sẵn sàng cho một cuộc phản công theo kế hoạch, một lập luận mà cuối cùng cả hai người đều phải nhượng bộ sau đó. Sau một thời gian tổ chức và phát triển, cuối cùng Novikov đã có thể cung cấp cho Zhukov một lực lượng không quân hùng hậu, đủ năng lực để thực cuộc phong tỏa trên không đối với quân Đức tại Stalingrad, cùng với việc tiêu diệt 1.200 máy bay của đối phương, vô hiệu hóa gần như hoàn toàn cầu hàng không tiếp vận của quân Đức, cũng như góp phần đánh kể trong việc làm thất bại cánh quân tiếp viện cho quân Đức tại Stalingrad. Các đơn vị của Novikov sau đó cũng ghi dấu ấn mạnh mẽ trong chiến dịch tại Kuban, phá hủy 1.100 máy bay Đức.