严峻的形势使华东局书记、华东军政委员会主席饶漱石和上海市长陈毅感到压力极大，心情沉重。由于防空力量不可能在短期内战胜国民党飞机的空袭，党和政府没有能力保卫大上海的安全，于是只能寻求躲避轰炸的策略。那些天华东局连续召集会议，商量市民疏散和工厂迁移的问题。2月23日，《解放日报》头条新闻是“面向内地前途无限光明，内迁各厂先后开工，原料便利产品畅销”，介绍了1949年底迁到天津的四个卷烟厂、针织内衣工厂先后开工生产的情况，为进一步内迁工厂制造舆论。但是这些内迁的工厂都是不足百人的私营小企业，如果要将造船、电力、钢铁等大企业迁往内地，谈何容易。所以饶漱石将情况报告给主持中央工作的刘少奇，刘少奇又转报给正在苏联访问的毛泽东。
得知上海连续遭到轰炸的消息，远在苏联的毛泽东也十分焦急。中苏谈判到了关键时刻，2月14日，《中苏友好同盟互助条约》在莫斯科签字。第一条规定：“一旦缔约国任何一方受到日本或与日本同盟的国家之侵袭，因而处于战争状态时，缔约国另一方即尽其全力给予军事及其他援助。”这一条是中国方面提出的建议。当时毛泽东的指导思想是希望在解放台湾时，得到苏联海空军的支持，这就确立了中苏两国军事联盟的基础。当时空军司令员刘亚楼和海军司令员萧劲光都随周恩来到了苏联，商谈筹建中国空军和海军购买设备和派遣顾问，建立技术学校等具体问题。条约签订前，毛泽东收到刘少奇转来饶漱石的电报。中国领导人紧急约见苏联领导人，请求苏联出动空军协助上海防空。苏联方面答应了中国的请求，17日，毛泽东致电刘少奇：
《中苏友好同盟互助条约》签订
少奇同志即转饶漱石同志：
丑文电悉。积极防空，保卫上海，已筹有妥善可靠办法，不日即可实施。上海工厂不要勉强疏散，尽可能维持下去。但对上述防空办法，务须保持秘密，以期一举歼敌。我们今夜动身回国。[24]
毛泽东所说的“妥善可靠办法”，是应中国政府的邀请，苏联派出一支防空混合集团军，由巴基斯基中将指挥，来上海协助防空。2月12日傍晚，莫斯科防空军区司令莫斯卡连科上将紧急召集军区参谋长巴基斯基中将交代任务。赴上海的苏军防空集群由最精锐的莫斯科防空部队组成，巴基斯基出任司令，斯柳萨列夫将军任副司令，亚库申上校任歼击机部队指挥官，米罗诺夫上校为后勤部长，斯皮里多诺夫上校为第52高炮师师长。
巴维尔·费多洛维奇·巴基斯基，1924年参加苏联红军，在卫国战争期间先后在乌克兰和白俄罗斯方面军中任步兵第73军、50军和128军军长，参与了解放波兰、歼灭东普鲁士德军重兵集团、攻克柏林和解放布拉格的战役，建立了卓越的功绩。1948—1950年任莫斯科防空军区参谋长，1950—1953年任空军副总司令兼参谋长，1954—1965年任莫斯科防空区司令，1966年任国防部副部长兼国土防空军总司令。1968年授予其苏联元帅军衔。[25]
巴基斯基中将
2月16日早晨，在莫斯科中央机场，巴基斯基与各部队指挥员登上飞机，沿莫斯科－喀山－斯维尔德洛夫斯克－赤塔－哈尔滨－北京的路线飞往中国。2月17日上午，他们降落在北京机场，受到了中国同志非常热烈的欢迎。抵达北京的当天，苏军将领拜会了朱德、周恩来和中国人民解放军总参谋长聂荣臻。中国领导人向他们介绍了上海的防空形势和任务，他们也向中国领导人汇报了苏军来华防空部队的基本情况。
得知苏联防空部队即将来上海的消息，上海党政军负责人极其振奋。他们立即部署准备工作。上海警备司令部命令第97军、99军和100师官兵，并动员上万民工，连夜突击扩建江湾、大场、龙华三个飞机场，迎接苏联空军的到来。3月1日，华东军区决定组建上海防空司令部，统一领导上海市防空的各项工作，包括健全各级组织，调整兵力部署，建立空中情况警报系统，沟通指挥通讯，并配合苏军为其提供一切保障。由郭化若任司令员兼政委。上海军民昼夜在机场施工，国民党方面似乎感觉到了什么。3月14日，国民党舟山基地轰炸机18架、战斗机8架分批对修复的龙华机场进行轰炸，投弹194枚，将机场跑道炸了许多大坑，造成军民17人伤亡。江南造船厂也再次遭到空袭，驻守该厂的高炮11团猛烈对空射击，击伤B-24轰炸机和P-51歼击机各一架，迫使国民党飞机升至5000米高空，匆忙投弹后返回。[26]这是国民党空军最后的疯狂了，上海军民共同努力，终于在苏联防空集团军到达之前，将三个机场全部抢修完毕。
为了给来上海的苏军部队创造良好的作战、生活条件，上海防空治安委员会、华东军区航空处、上海警备司令部等部门组织了好几个工作班子，进行准备工作。接待办事处设在虹桥，负责苏军的物资供应、住房设备、生活用品和保卫工作。市电讯局还调拨了大量的市、县线路，架通了所需要的电话线路。当时任上海警备司令部第4警备区通信科长的佐光回忆：1950年2月中旬的一天，他奉命到淮海中路上海防空治安委员会受领任务。来自解放军总参谋部的王智涛传达了军委的指示，交给佐光的任务是：组织一部分干部，在省、市、县政府的帮助下，2月底以前，在上海南汇县、苏北的启东县、苏州市、浙江的海盐县建设雷达阵地，安排前来工作的苏军人员的住宿、生活保障、阵地警戒等问题。在虹桥机场、江湾机场建设引导雷达阵地的任务由航空处的同志负责，安国路雷达队由防空处情报科负责。这是为苏联空军的到来预先做好对空侦察、警戒和引导飞机作战所需要的准备。领受任务后大家分头到各地，在当地政府和群众的配合下，经过近20天的紧张工作，到3月初，几个雷达阵地都建起来了。通往阵地的公路修通了，桥梁架起来了，电源接通了，人员住房、中西餐厅也都修理好了。在雷达站周围部署一个步兵连，担任雷达站的地面警卫。3月中旬，苏军混合集团军的部队陆续到达上海。苏军独立雷达营带来10部警戒兼引导雷达，二十余部500W发报机，数十部收报机，二十余部汽油发电车，还有一套雷达营情报站收集处理、报知雷达情报的设备。营长是斯林卡克中校，营部、营情报站设在虹桥路接待站内。独立雷达营到达上海后，用三天时间了解上海周围情况。由于各种准备工作做得比较充分，苏军雷达技术人员到达阵地后，当天就架起雷达、电台，开始担负战备值班任务。到3月10日前后，以上海为中心，由5个雷达站组成的地区性雷达情报系统已经形成。距上海250千米的高空飞机、150千米的中空飞机都可以及时发现、连续跟踪了。安国路的防空处雷达队经过加强技术力量，请国际电台总工程师钱尚平先生帮助调试后，也可在300千米有效范围内发现飞机。江湾、虹桥两个机场的雷达站也开始执行引导苏军飞机的任务。[27]
2月17日，巴基斯基等将领到达南京，受到华东军区粟裕副司令员的迎接。粟裕向苏军将领详细剖析了蒋介石军队的现状、人员编制及战斗力，以及美国的军事援助；介绍了华东野战军部队的战斗力和训练情况，解放沿海岛屿的战果，以及准备渡海攻打台湾的设想。
2月19日15时，苏军指挥班子抵达上海，与华东军区陈毅司令员会晤。陈毅着重介绍了华东军区保卫上海的兵力和装备、上海这座城市的特点、最需要保护的重要工业区和运输枢纽的分布情况，使苏军指挥员尽快熟悉和掌握情况。
随后，苏联防空部队混合集团军各个梯队三千五百余人，自2月底至3月27日陆续到达上海。2月25日，第一趟运载空军地勤营的专列驶入上海，陈毅司令员亲自到车站迎接。马卡罗夫上校的歼击机团有45架拉-11歼击机，他们从大连机场起飞，飞越渤海湾，经青岛抵达徐州，在短暂停留后到达上海。谢苗诺夫上校指挥一个有30架图-2和30架伊尔-10的混成轰炸机团，也沿上述飞行路线到达上海。与此同时，帕什科夫上校的米格-15飞行团也从莫斯科经铁路抵达徐州。当时苏联空军刚刚开始配备喷气机，帕什科夫团是苏联首个投入实战的部队。[28]
巴基斯基的指挥所设在上海市虹桥路，与上海防空司令部建立了协同作战关系。根据中苏双方政府的协议，巴基斯基部队负责担任长江南岸到杭州湾北岸，以上海虹桥机场为中心、150千米半径（但向东不得超出海岸线）以内地区的防空任务。苏军部队有两个歼击机团（一个米格-15团、一个拉-11团）、一个混合轰炸冲击机团共99架飞机，先后分别进驻虹桥、江湾、大场机场。一个探照灯团，以排为单位，分别部署在上海市区、市郊和浦东。一个雷达营，以连（站）为单位，分别部署在上海市及其外围，如南汇、苏州、海盐、启东、镇海各点。为了严格保密和维护苏军的安全，虹桥、江湾、大场机场由上海警备司令部分别派第97师290团、第99师297团和第100师300团担任警戒，分散各地的探照灯、雷达部队驻地也都派出部队警戒。
米格-15（ΜиГ-15）歼击机是当时世界上最先进的亚音速飞机，最大速度1070千米／小时，最大飞行高度15200米，航程1782千米。机上装有一门37毫米、两门23毫米机关炮，备有200发炮弹，1948年底才交付苏联空军使用。巴基斯基部队来上海的一个飞行团拥有米格-15歼击机38架，多数飞行员有参加第二次世界大战的作战经验，是一支战斗力极强的飞行部队。而国民党空军当时使用得最好的战斗机是美制P-51歼击机，为第二次世界大战期间研制的活塞式螺旋桨飞机。最大飞行速度704千米／小时，最大飞行高度12800米，航程3700千米，配备12毫米机枪6挺，炸弹450公斤。执行轰炸任务的B-25轰炸机最大飞行速度467千米／小时，最大飞行高度8540米，航程5960千米，配备12毫米机枪10挺，炸弹4000公斤。[29]对比这些参数可以看出，苏联喷气式战斗机在高空、高速性能方面比国民党空军的飞机都要优越得多。