Для массированного использования авиации на главных направлениях командующий ВВС, исходя из замысла Ставки, решил большую часть стратегического резерва направить на Забайкальский фронт, которому отводилась решающая роль в разгроме Квантунской армии. К началу третьей декады июля 12-я воздушная армия маршала авиации Худякова получила на усиление 6-й и 7-й бомбардировочные авиакорпуса генералов Скока и Ушакова, одну истребительную и две транспортных дивизии, увеличив свой боевой состав более чем в два раза, а по бомбардировщикам — втрое. В армии насчитывалось свыше тысячи трёхсот самолётов.
Командование 12-й воздушной армии спланировало боевые действия на первые пять дней операции. Большая часть наличных авиационных сил была распределена для поддержки войск, действовавших на отдельных операционных направлениях. 6-я гвардейская танковая армия поддерживалась двумя штурмовыми и одной истребительной дивизиями. Для обеспечения её соединений горючим и боеприпасами предназначались две транспортные авиадивизии. Для поддержки войск 36-й армии выделялась одна бомбардировочная дивизия. Советско-монгольской Конно-механизированной группе был придан один истребительный авиаполк.
В первый день операции было намечено нанести массированные удары по железнодорожным станциям в Халун-Аршане, Хайларе и Салуни, перегонам, мостам, эшелонам и автоколоннам с целью уничтожения резервов и изоляции района боёв от притока свежих подкреплений. Одновременно массированные удары наносились по аэродромам и авиабазам врага в глубине ею обороны. Из общего количества запланированных самолёто-вылетов почти пять тысяч, восемьдесят процентов, планировалось осуществить на направлении главного удара Забайкальского фронта.
Боевые действия 10-й воздушной армии генерал-полковника Жигарева были спланированы только на первый день операции, когда основные усилия Дальневосточного фронта были сосредоточены в полосе наступления 15-й армии. На этом главном направлении дислоцировалась почти половина всех авиационных фронтовых сил. На Сахалянском направлении, в полосе наступления 2-й Краснознамённой армии, действовал 18-й смешанный авиакорпус генерал-майора Нюхтилина. На Жаохэйском направлении, в полосе наступления 5-го отдельного стрелкового корпуса, удары по врагу наносил отдельный полк 29-й истребительной авиадивизии в составе сорока экипажей. Как бы в резерве находились 128-я смешанная авиадивизия на Камчатке и 255-я смешанная авиадивизия на Сахалине, имея в своём составе более ста восьмидесяти боевых самолётов.
Каждое из соединений имело конкретную боевую задачу. Истребительные дивизии должны были надёжно прикрыть от ударов с воздуха сухопутные войска, корабли и плавсредства Краснознамённой Амурской военной флотилии, а также приграничные железнодорожные магистрали. Штурмовые и бомбардировочные соединения находились в повышенной боевой готовности и по данным воздушной разведки должны были уничтожить выявленные резервы, оборонительные укрепления и корабли Сунгарийской речной флотилии.
Соединения 9-й воздушной армии генерал-полковника Соколова, действующие в составе Приморской группы войск, имели специфические задачи, связанные с прорывом долговременной обороны противника. До начала операции планировалась предварительная авиационная подготовка в течение пяти-семи дней, когда ежесуточно совершалось бы до восьмисот самолёто-вылетов. Цель её — вскрыть группировку противника перед нашими войсками до рубежа реки Муданьцзян, разрушить долговременные фортификационные сооружения и подавить живую силу и технику врага в Волынском узле сопротивления Пограничненского укрепрайона.
В ночь накануне атаки авиация одиночными самолёто-вылетами должна была маскировать выдвижение танковых частей в исходные районы с попутной бомбардировкой основных войсковых целей. Перед самой атакой предусматривалось нанести два массированных удара штурмовиками и бомбардировщиками по оборонительным сооружениям укрепрайона. С этой целью намечалось осуществить свыше тысячи ста самолёто-вылетов.
Проверяя подготовку авиасоединений во второй половине июля, командующий ВВС вместе со своими помощниками побывал на большинстве аэродромов, встретился с личным составом, уточнил боевые задачи. Как и на советско-германском фронте, Главный маршал авиации Новиков много внимания уделил организации взаимодействия своих частей с наземными войсками. Под его руководством штабы воздушных армий, совместно со штабами Забайкальского и Дальневосточного фронтов, а также Приморской группы войск, общевойсковых и 6-й гвардейской танковой армий, детально разработали планы взаимодействия, единые кодированные карты, радиосигналы и переговорные таблицы, а также сигналы взаимоопознавания войск и авиации.
В 6-ю гвардейскую танковую и общевойсковые армии, которым предстояло наступать на главных направлениях, были выделены оперативные группы из офицеров штабов воздушных армий. Им вменялось в обязанность осуществлять вызов авиации с аэродромов и управление ею над полем боя, согласовывать с общевойсковым командованием вопросы взаимодействия в ходе операции, информировать командующего и штаб о складывающейся в районе их нахождения наземной и воздушной обстановке. В стрелковые и танковые дивизии от авиасоединений были направлены авианаводчики.
Заканчивалась подготовка к стратегической операции перегруппировкой сил воздушных армий непосредственно к монголо-маньчжурской и советской государственным границам. Широкая сеть ложных аэродромов, перелёты небольшими группами при полном радиомолчании, тщательная маскировка и рассредоточение боевой техники держали противника в неведении об истинных замыслах нашей Ставки. Командующий ВВС добивался неуклонного сохранения секретности при проведении подготовительных мероприятий и немало преуспел в этом деле. Так требовала оперативная обстановка.
Вечером 22 июля в Читу позвонил из Потсдама Верховный. Поздоровавшись, Сталин задал традиционный вопрос:
— Как идут у вас дела, товарищ Василевский? Будущий Главком дальневосточной группировки доложил:
— Дела идут нормально, товарищ Сталин. Почти ликвидировано отставание по боеприпасам и горючему. Я только что вернулся из Приморской группы войск. Там продолжается сколачивание соединений. Идёт напряжённая боевая учёба. Военный совет 5-й армии генерала Крылова уже представил на утверждение свой план операции.
— А как складываются дела у товарища Малиновского? Всё ли вопросы решены по конно-механизированной группе с монгольской стороны? — задал следующий вопрос Верховный Главнокомандующий.
— В принципе всё вопросы решены и войска будут готовы к назначенному Ставкой сроку, товарищ Сталин. Трудная ситуация с фуражом, поэтому начало наступления войск генерала Плиева придётся отсрочить на одни-двое суток, — голос маршала Василевского звучал уверенно и чётко.
— А это не повлияет на общий план фронтовой наступательной операции?
— Военный совет фронта считает, что не повлияет.
— Расчёты по горючему для войск генерала Кравченко проверили? Авиация обеспечит танкистов горючим на марше? Расстояния там получаются довольно приличные.
— Главный маршал авиации Новиков уверен, товарищ Сталин, что предварительные расчёты по горючему выполнены квалифицированно. Две транспортные авиадивизии вполне обеспечат соединения танкистов горючим и боеприпасами на всю глубину операции.