中国空军为了保证空袭的顺利进行，做了精心的准备：第一，对轰炸机和护航战斗机群进行了改装，分别增加了两百加仑和五十加仑的油箱，轰炸机仅仅携带了两吨炸弹，以增加航程，确保能够顺利返航；第二，轰炸机的战斗机飞行员和轰炸机组成员都是从空军部队中精心挑选出来的精英，并且进行了短期的集训，使队友之间能够配合默契；第三，改善了轰炸机上的无线电定位系统和雷达，以保证远程飞行的航向准确；第四，轰炸机群的指挥官由第五轰炸机中队长陈焕升少校担任，他是中央航校第一期毕业生，曾被选派到德国实习，并担任过蒋介石的专机驾驶员，是中国空军资深飞行员。
1944年2月22日上午三点半，十八架B—17重型轰炸机在四十八架‘金雕’战斗机的护卫下从西安机场起飞，于六点四十分降落在郑州军用机场，添注燃油之后，于凌晨一点钟起飞，以六千米的巡航高度向东而去。
升空之后，陈焕升果断命令机械员打开信号灯，为其余的飞机指示方向，以保持队形，然后以每小时三百公里的速度从漆黑的夜空中掠过，悄无声息地向东海飞去，广袤无垠的天空中只有无数星星闪烁着淡淡的光芒。
进入苏北日军控制区上空之后，陈焕升下令把飞行速度提高到三百五十公里，同时不由自主地从飞机上往下看去——相对于日本国内的防空部队来说，侵华日军的防空部队无论是训练水平，还是警惕性都要高得多，如果被他们发现的话，整个行动很可能前功尽弃！
飞机下面是厚厚的云层，连一点灯光都看不到，陈焕升紧张地观察了好一会，却没有看到任何动静，这才松了口气，随即命令机群保持航向和高度，继续前进。
半个小时之后，机群顺利进入东海海域，因为有可能遭遇日本联合舰队的境界船只，陈焕升立即下令保持无线电静默，随后机群调转方向，向东北方向疾驰而去！
凌晨四点二十分，机舱里响起投弹手激动的声音：“报告，发现海岸线！”
“参照航行图，确认目标！”陈焕升的不由自主地带上了颤音——从明朝到现在，中华民族一直饱受日本的侵袭之苦，今天即将由自己还以颜色，怎么能不激动呢！
“报告，目标确认无误，我们已经抵达九州上空！”
陈焕升马上命令道：“用信号灯通知其他飞机，机群已进入日本领空，降低高度，加速前进，目标——东京！”
说罢缓缓拉下操纵杆，二十多吨重的庞然大物逐渐加速，凶猛地扑向自己的猎物！
23日晨，五点十分，中国空军的六十六架飞机除了两架轰炸机失散之外，其余的六十四架战斗轰炸机全部抵达东京上空，这时候，地面上的日本无线电台正在播报新闻。
陈焕升当即打开身旁的无线电收发机，高声喊道：“弟兄们，报仇的时候到了！俯冲投弹！”接着他把无线电调到日本人的通话频道，怒吼道：“小日本，准备迎接中国人民的礼物吧！”说罢驾驶轰炸机全速俯冲下去！
这时候，地面电台的新闻广播突然停止了，广播员用惊慌失措的语气急急忙忙地讲着日语，陈焕虽然听不懂日语，但是也知道是在发送空袭警报，冷笑着说道：“来不及了！”然后看着在视野中逐渐清晰起来的建筑物下达了投弹命令！
投弹手迅速打开了机腹弹舱门，投弹指示灯红光闪烁，一枚枚重达两百公斤的炸弹呼啸着纷纷直坠而下，刹那间，密密麻麻的重磅炸弹雨点般地从半空中坠落下去，惊天动地的爆炸声在凄厉的防空警报声中接连响起，日本东京钢铁厂内的一栋栋建筑物轰然倒塌，无数设备和人员在浓烟和烈火中化为灰烬，熊熊的火光不断地向四周蔓延，很快燃起冲天大火！
直到这个时候，地面上才响起高射炮零星的射击声，几束探照灯光匆忙在天空中扫过，来搜寻轰炸机的踪迹。突然，十二架‘金雕’高速从防空阵地上空掠过，在十几秒钟的时间内把数千发子弹倾泻而下，高射炮顿时哑巴了一半，有限的几台探照灯也全部被击毁！重型轰炸机轮番俯冲，复仇的怒火化作一枚枚重磅炸弹，接连不断地砸向地面，飞机上的机枪手们不甘落后，操纵机关枪猛烈扫射，把四处逃窜的日本人一片片扫倒。
两轮投弹之后，轰炸机迅速爬升，沿着日本东海岸向南疾驰而去，准备依次对横滨、名古屋、大阪等城市进行轰炸。在东京上空，从第一枚炸弹投下去，一直到结束轰炸，整个轰炸过程所用时间大约五分钟，中国空军没有遇到一架日本战斗机的拦截，地面的高射炮火也非常微弱，根本没有办法组织起有效的抵抗。显而易见，日本人根本没有挨炸的思想准备，仍旧沉浸在皇军无敌、天皇神佑的迷蒙里！
等到从幻梦中被炸弹惊醒的日本人组织起反击时，中国空军已经出现在横滨的上空，经过一个小时的空袭，把日本南部的几座城市全部炸了一遍，等机群再次来到九州岛上空的时候，大约四十架‘零式’舰载机突然从云层中间杀了出来，向中国战斗轰炸机群直冲过来。
严阵以待的‘金雕’战斗机群猛然加速，从轰炸机群旁边飞掠而过，然后以双机编队的形式毫不畏惧地迎了上去，近百架战斗机迅速散开队形，在方圆两三百平方公里的空域内厮杀起来！陈焕升立即指挥轰炸机编队向高空爬升，在达到八千米的高度之后，加速向西飞去，与此同时，机载机枪对穷追不舍的日本战斗机猛烈扫射！
尽管‘金雕’全力以赴，还是有十三架‘零式’战斗机脱离战斗，紧紧跟在轰炸机的后面。这时候，B—17显示出超强的抗打击能力，尽管机身不断传来中弹的声音，但是仍然非常平稳的飞行，而机载机枪的火力又非常凶猛，不时有敌机中弹起火，轰炸机旁边的敌机数量越来越少。
突然，一架‘零式’从陈焕升座机正面直冲过来，机关炮猛烈的射击声中，驾驶舱被炸得粉碎，副驾驶胸口出现一个碗口大的洞，鲜血瞬间就洒满了整个舱室！
扑面而来的冷风如同刀子一样锋利，几乎把陈焕升要冻僵了，但是却无法遏制住他心头的怒火，在‘零式’擦身而过的瞬间，他猛地一拉操纵杆，机身随即向旁边斜了过去，巨大的机翼沉重地敲击在对方的尾翼上，‘零式’战斗机摇晃一下，随即像石头一样坠落下去。
轰炸机也剧烈地摇晃起来，碰撞过的机翼连续颤动几下，冒出几串火星，然后恢复了平衡。死里逃生的陈焕升总算松了口气，驾驶着飞机不断降低高度，然后在三千米的高度以每小时将近五百公里的速度迅速脱离战场，此时，跟在他后面的轰炸机又少了一架！
这时候，匆忙赶到的十几架‘金雕’紧跟在轰炸机群后面的几架‘零式’截住，而五十公里外的地方，护航战斗机群正在与日军战斗机陷入混战之中。打乱队形之后，双机编队各自为战，往往刚刚咬住一架敌机，还没来得及开火，对方就逃进云层之中，没追出多远，自己又陷入了敌机的包围之中，于是只好躲到云层里面去。这批‘零式’战斗机显然都是由经验丰富的飞行员驾驶，进退有度，技术娴熟，能够充分利用小半径筋斗和低速滚翻来发挥‘零式’的优点。不幸的是，‘金雕’在这两项性能上的表现远远超过‘零式’，再加上拥有速度上的优势，很快就取得了空战的优势。
二十多分钟之后，空战战场已经转移到东海海域，中国空军以八架‘金雕’的代价击落二十三架‘零式’，取得了决定性的胜利。然而，日军飞行员员知道中国战斗机远离基地，燃油即将用尽，所以仍然死缠不放，正当护航机群准备将其歼灭的时候，从日本九州方向又飞来大批敌机。
战斗机中队长见轰炸机群已经脱离了危险，护航任务圆满完成，于是果断下令脱离战斗。‘金雕’相继加速爬升，利用高度和速度的优势摆脱了对方的追击。
早上八点五十分，轰炸机群在郑州机场降落，四十分钟之后，护航战斗机群也安全降落，补充燃油之后，机群再次起飞，然后在成都机场降落，随即得到当地民众的热烈欢迎！
至此，第一次轰炸日本胜利结束，中国空军虽然损失了两架远处轰炸机（失散的两架轰炸机，一架坠毁日本列岛以东的太平洋上，另外一架返回了郑州机场）和八架战斗机，但是却沉重地打击了开战以来一直沉醉于胜利中的日本人！
在随后的几天时间里，日本国民陷入惶恐不安之中，日本统帅部更是在25日举行紧急会议，将负责日本本土防空的司令官按军法处置，陆军部次长辞职。尽管这次空袭本身给日本造成的损失并不大，然而这次空袭在心理上对日本人的打击却是无比巨大的，从而导致了日本战略布局上的严重失误！
