A finals de juny de 1942, Richthofen va ser nomenat comandant de la "Luftflotte 4", que donaria suport al Grup d'Exèrcits Sud durant el seu avanç cap a Stalingrad i el Caucas. A l'hivern de 1942, el 6è Exèrcit de Friedrich Paulus va ser envoltat durant un contraatac rus durant la Batalla de Stalingrad. El Reichsmarschall Göring assegurà a Hitler que la Luftwaffe podria portar subministraments al 6è Exèrcit, motiu pel qual es negà a Paulus la sol·licitud de retirar-se de la ciutat. Von Richthofen intentà en va retrocedir la decisió per intentar portar subministraments a tot un exèrcit, sense èxit. Si bé el pont aeri aconseguí lliurar prop de 8.300 tones de subministraments durant 72 dies, l'exèrcit assetjat necessitava molt més. L'operació costà a la Luftflotte 4 prop de 500 avions i 1.000 tripulants.