הרכבת האווירית לסטלינגרד
מהלך המבצע > שלב שלישי – הגעתו של מילך ונפילת השדות בתוך העיר הנצורה

ב־16 בינואר הגיע ארהרד מילך, סגנו של גרינג, מברלין לאחר שנשלח על ידי היטלר לנהל אישית את הרכבת האווירית והקנה לו סמכויות נרחבות לטובת המשימה. לאחר תדריך ההיכרות הוא נדהם לגלות ששיעור הכשירות המבצעית של מערך התובלה של קורפוס האוויר ה־8 היה כ־20 אחוז בלבד. מתוך 140 מטוסי Ju 52 היו רק 42 כשירים לטיסה, מתוך 140 מטוסי He 111 היו שמישים רק 41 ומתוך 29 מטוסי Fw 200 רק אחד היה שמיש.
בבוקר המחרת נפגע מילך בהתנגשות רכבו עם רכבת משא, אך על אף שסבל משברים במספר צלעות ומפציעת ראש סירב להישאר בבית החולים והתעקש לחזור לשירות. מילך לא היה הראשון שהציע להוביל אספקה לכיס באמצעות דאונים, אולם השפעתו אפשרה לו לעקוף את הבירוקרטיה ולגייס מיידית עשרות דאונים שיוטסו מגרמניה וכן שתי כנפות מטוסי קרב שנלקחו מקבוצת ארמיות צפון. לאחר זמן מה הוא ויתר על נושא הדאונים, כאשר השתכנע שרעיון זה לא מעשי, אך כנפות הקרב הגיעו לאזור סטלינגרד ונפרסו שם כמתוכנן לאחר מספר ימים.
במקום לתפוס פיקוד על המטה המקורי של מבצע ההיטס האווירי (בראשות פיביג וריכטהופן), החליט מילך לבנות מטה מקביל, ממנו הוציא הנחיות והוראות ללא פגיעה בסמכותם.

עקב תלונות של פיקוד הארמייה השישית, שמטוסי התובלה לא מנסים כלל לנחות בשדה התעופה גומרק, הורה מילך על כל גיחה לנסות לגשת לנחיתה בלי קשר לתנאי מזג האוויר. הוא עסק גם בארגון מחדש של צוותי הקרקע, לאחר שגילה שלא הכירו את נוהלי ההתנעה הקרה ובשל כך נהרסו חלקי מנועי מטוסים שלא היה להם תחליף. הוא הבהיל מספר טכנאים מקצועיים מגרמניה כדי להדריך את צוותי הקרקע ואף איים על הטכנאים בהוצאה להורג אם אלה לא יפעלו על פי ההוראות הטכניות. מילך הוטרד מהמצב בשדה זבירבו, שנבנה בחפזון ולא כלל שום אמצעי חימום לצוותי הקרקע, שנאלצו לעבוד בתנאי קיפאון אפילו בסככות המוסכים ולישון באוהלים מאולתרים בשדה עצמו והצליח לאלתר סככה מחוממת לטובתם.
מילך נאלץ להגן על כבודם של מפקדי המבצע וחייליהם שהותקפו לא אחת על ידי מפקדים של הארמייה השישית בתלונות על אוזלת ידם. עקב תלונה שאמרה שחלק מהאספקה המובלת לכיס היא מיותרת ואין לה שימוש, הורה מילך על פתיחת מספר ארגזים שלתדהמתו היו מלאים במזון לדגים. הוא הורה להחזיר מיידית את הארגזים למרכז הלוגיסטי ודרש את תלייתו של הקצין האחראי על המחדל.
מילך הטיס צוות פקחי טיסה לתוך הכיס, על מנת לשפר את השליטה בטיסות בשדה גומרק. ב־22 בינואר הוא התיר נחיתות באמצעות מכשירים ביום ובלילה, אך למחרת נכבש השדה על ידי כוחות הצבא האדום. הגרמנים שקלו להשתמש בשדה התעופה סטלינגרדסקי כתחליף לשדה גומרק, אך גם הוא נכבש מספר שעות לאחר מכן. כתוצאה מכך נאלצה הרכבת האווירית לעבור לתספק את הארמייה השישית באמצעות הצנחות מהאוויר בלבד.
למרות כל המאמצים של מילך שהובילו לשיפור שיעור השמישות של המטוסים, ירד ממוצע האספקה שהוטסה לעיר הנצורה בזמן שפיקד על המבצע. מממוצע של 157 טונות בשבועיים שקדמו להגעתו, ירד שיעור התספוק ל־60.75 טונות, בימים שבין 16 בינואר ל־28 בחודש. כדי לשפר את תנאי האספקה ולצמצם את שיעור אובדן המצרכים בהצנחות לא מדויקות, ארגנו חיילי הלופטוואפה בתוך העיר הנצורה שתי נקודות הצנחה אותם דאגו לסמן, להאיר ולהתקין בהם משואות ניווט רדיו. שתי נקודות ההצנחה הללו היו קו החיים היחיד לכוחות הנצורים שב־28 בינואר נחלקו לשני כיסים.
למרות המצב הנואש לא ויתרו מילך, ריכטהופן ופיביג על הרכבת האווירית ועשו את מירב המאמצים כדי להוביל אספקה לתוך סטלינגרד והוסיפו להצניח אספקה אף לאחר שהקשר עם הכוחות בכיס הדרומי אבד ב־30 בינואר, וב־1 בפברואר בכיס הצפוני. רק לאחר שב־2 בפברואר דיווחו טייסי התובלה שאין יותר כוחות בסטלינגרד, הופסק המבצע.