Mit dem Überfall der Wehrmacht auf die Sowjetunion im Juni 1941 waren die Lufteinheiten von Nowikow in verlustreiche Schlachten an der Leningrader Front verwickelt. Im April 1942 wurde er zum stellvertretenden Volksverteidigungskommissar der Sowjetunion für Luftfahrt ernannt und mit der Aufgabe beauftragt, die sowjetische Luftwaffe zu reorganisieren. Als Vertreter der obersten militärischen Führungsebene koordinierte Nowikow unmittelbar die Kampfhandlungen der Luftarmee während der Schlacht von Stalingrad, Luftschlacht in Kuban (April–Juni 1943), des Unternehmens Zitadelle, der Ostpreußischen Operation (1945) etc.