В боях под Белгородом и Харьковом совершенствовалась тактика родов авиации. Получили развитие действия штурмовой авиации как крупными группами самолетов, так и небольшими подразделениями. Для лучшего управления штурмовиками и наблюдения за их действиями над полем боя командные пункты командира 1-го штурмового авиакорпуса генерал-лейтенанта авиации В. Г. Рязанова и командиров 266-й и 292-й штурмовых авиадивизий полковника Ф. Г. Родякина и генерал-майора авиации Ф. А. Агальцова были размещены вблизи наблюдательных пунктов командующих наземными армиями.
Экипажи 1-го бомбардировочного авиакорпуса И. С. Полбина широко 'применяли способ нанесения сосредоточенных ударов в составе до дивизии включительно, часто практикуя бомбометание с пикирования. Летчики 4-го истребительного авиакорпуса генерал-майора И. Д. Подгорного получили ценный опыт ведения групповых воздушных боев с применением маневра в вертикальной плоскости. Для 294-й и 302-й истребительных авиадивизий, прикрывавших наземные войска, назначались полосы, в которых они уничтожали самолеты противника. Для дальнего обнаружения вражеских самолетов применялись самолеты-разведчики, которые патрулировали в районе аэродромов противника на вероятных маршрутах его полета и передавали по радио данные о всех появившихся группах самолетов. Это позволяло своевременно наращивать усилия патрулирующих пар, звеньев и эскадрилий и осуществлять перехват вражеских самолетов на дальних подступах. При сопровождении бомбардировщиков и штурмовиков истребители образовывали несколько групп различного тактического назначения. В боевых порядках истребителей сопровождения в отличие от прежнего построения, состоявшего обычно из одной группы, создавались ударные группы и группы прикрытия, а в ряде случаев и передовые группы. Помимо сопровождения истребители прикрывали бомбардировщики и штурмовики в районе цели. Это намного повысило надежность прикрытия и свидетельствовало о значительном совершенствовании тактики истребительной авиации.
В период подготовки и в ходе наступления большое значение имела авиационная разведка. Если в 1942- 1943 годах она осуществлялась в основном визуальным наблюдением, а воздушное фотографирование только начало применяться, то теперь роль его намного возросла. Белгородско-Харьковская операция готовилась с использованием многократного предварительного фотографирования вражеской обороны. К воздушной разведке кроме 511-го отдельного разведывательного авиаполка привлекались другие части.
