为了支援地面作战，德国第4航空队于1942年6月20日集中了1593架作战飞机（1155架可用），其中包括：

480架中型轰炸机（323架可用）、192架俯冲轰炸机（143架可用）、325架战斗机（236架可用）、312架驱逐机和攻击机（252架可用）、284架侦察机和沿海飞机（201架可用）。

第4航空队的航空单位编成为第4、8航空军，管辖10个战斗机大队、8个驱逐机大队、16个轰炸机大队、5个俯冲轰炸机大队。第4航空队的高炮单位主要是第1高射炮军，管辖4个高射炮师。

上述兵力中，第8航空军原来被用于克里木作战，但在塞瓦斯托波尔被攻陷前后，也赶来参加夏季总攻。德国人之所以屡次推迟进攻日期，部分原因就是等待第8航空军的到来。该航空军军长里希特霍芬从7月20日开始正式担任第4航空队司令，第8航空军军长职务从7月1日起由菲比希担任。此外，德国的“盟军”如罗马尼亚、意大利、斯洛伐克、匈牙利等还另外投入了265架作战飞机。

为了实施“蓝色方案”，南方集团军群集中了3个最强大的重兵集团，每个集团都有数百辆坦克加强。

首先是保卢斯的第6集团军。和6月22日相比，保卢斯的兵力大幅减少。他奉命在6月24日把第51军转交给第1装甲集团军。第6集团军因此由21个师减少为14个师，兵员由33万人减少至20多万人。但保卢斯的装甲兵力仍完整而强大，有2个装甲师和1个摩托化师，装备有360辆坦克（30辆长管四号坦克、38辆短管四号坦克、110辆长管三号坦克、116辆短管三号坦克、64辆二号坦克、2辆指挥坦克），另有3个强击火炮营。

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