凌晨4时整，库页岛中南部3号军用机场主跑道末端，伴随着库拉库拉地低沉发动机声和阵阵清烟，两架超级轰炸机的三叶螺旋桨纷纷开始转动。由于此次执行的是高空侦察任务，而且这里到东京的距离还不到1000公里，因此三架轰炸机无须携带炸弹或是多余燃料，只是在投弹舱位置安装了三台专门用来进行高空侦察的莱卡27式航空照相机，无线电报室也进行了简单的改装，加装一台无线电侦听设备并配备一名专门的无线电监听员，使得机组成员总数达到12名。即正副驾驶、领航员、投弹手兼前射机枪手、机械师兼机背炮塔操纵者、无线电报员兼救护兵、雷达操作员、4名机枪手和1名额外的无线电监听员。
凌晨4时零5分，编号为171-022地道尼尔iii型轰炸机率先飞离地面，它将前往本州上空进行侦察，3分钟之后，编号为171-051轰炸机也起飞了，它的目标是更远的四国；几乎在同一时间，编号166-019的道尼尔iii型从海参威的2号军用机场起飞，目标是日本的九州岛。
10分钟之后。三架轰炸机陆续消失在己方警戒雷达的监测屏幕上，这些新式陆基雷达被部署在海参威和库页岛的制高点以及海岸附近，正常情况下能够监测到40公里外地飞机和10公里外的舰船，战时将为己方战斗机提供宝贵的预警时间，因而德国在远东的三处基地均部署了特别监测部队，其中胶州湾沿岸部署有7台“先知ii”型雷达和5台早期的“先知i”型，海参威基地部署有5台“先知ii”，库页岛部署有11台“先知ii”。
当地时间4点45分，三架轰炸机终于“脱离”了己方空中预警的监测范围，其实德国空军目前的预警飞行器还算不上专门的预警机。而是利用加装了机载雷达的飞艇或是道尼尔ii型、iii型轰炸机在基地附近进行留空警戒。警戒飞艇的滞空时间较长，但受天气影响较大，道尼尔轰炸机作警戒飞行最多可在空中滞留20个小时。并可将基地地警戒距离向前推进大约150-200公里。
5点整，轰炸机171-022和171-051组成地双机编队飞过日本北海道首府札幌上空，飞机上的仪表显示，两机正以450公里的时速在1万米地高空飞行，这种高度日本人只有自己的5英寸防空炮的炮弹才能企及，在非战争时期，驱逐不明身份的外国侦察机通常是依靠战斗机而不是密集的高炮火力。经过对德俄战场上缴获的日制战机及其发动机进行分析，德国人清楚的知道日本人的增压发动机究竟到了何种程度，正如专家们预料的那样，此时任何一架日本战斗机都不能飞到8500米以上的高度。想要突破这个限制，发动机技术是首要因素。
在两架轰炸机上，雷达操作员们目不转睛地盯着机载雷达的屏幕，只要30公里范围内有一架日本战机升空，他们的雷达就能探测出来，而投弹手也密切注视着他的瞄准器，或许地面上的防空警报声他不能听到，但是探照灯的光柱是无论如何也逃不过他的眼睛的。然而，在从北海道上空飞过的半个小时里。地面上始终是一片漆黑，也没有一架战机升空，日本地“北门锁钥”竟然空中门户大开，惊讶之余，德国统帅部对于日本的本土防空力量有了更加清楚的了解。
如果说北海道在日本诸岛中算是较为偏僻和原始的话，那么狭长的“日本原本之土地”——本州岛就是不折不扣的中心繁华地区了，这里既是日本的政治中心，也是日本经济、工业的核心区域，国民经济总产值的百分之九十集中于此，东京湾、大阪湾以及濑户内海地区均为重要的工业区。
东京自是不用多说，皇室、政府、陆军大本营都在这个心脏地带，而位于东京湾沿岸的横须贺海军基地是日本联合舰队的主要母港之一，也是日本海军的大本营所在地。
东京时间早上5时30分，距离日出时间还有将近1个半小时，正是一天里最为黑暗的时候，带着极为轻微的轰鸣声，德国轰炸机171-022悄然飞临东京上空，高度依旧保持在1万米左右，此时东京正在酣睡，地面上一片沉寂，黑暗中德机也无法进行空中拍摄，所以只是在附近盘旋。最后还是守卫皇居的士兵听到了从空中传来的奇怪声音，并向上级汇报了这一情况，日军这才警觉起来。5点42分，东京警备司令部下令打开探照灯，然而日军使用的三种探照灯——90厘米、110厘米和150厘米探照灯的作用距离仅有4000米、6000米和8000米，根本无法用肉眼观察到1万米高空的德国轰炸机，而防空用的听音器也无法对如此距离的飞机进行定位，地面上的日军只能干瞪眼，而德国轰炸机上的观测员却毫不客气的将日军探照灯的大致数量、部署拍摄下来，根据无线电监测员的监测结果，日方在整个过程中并未使用无线电探测设备。
5点47分，171-022的机载雷达发现四架日本战机从东京西郊升空，但对方正如预料的那样无法飞到道尼尔iii型轰炸机的高度，由于既无机载探照灯又无开火的许可，这些飞机唯一的作用便是从声音上判断东京上空的确有一架飞机在飞行。
5点50分，171-022离开东京上空向南飞行，等抵达横须贺军港上空时，天刚蒙蒙亮，机载雷达探测到了军港内停泊的大批舰只开始移动，同时还有众多日本战机升空企图拦截，但它们仍未能对这架高空飞行的德国轰炸机构成实质性威胁。在光线有限的情况下，171-022勉强拍摄了一组横须贺军港的图片，随后掉头飞回东京上空，又在那里拍摄了另外一组照片，这时地面上的日军终于能够通过望远镜看到这架灰色的飞机了。——6点43分，天已大亮，171-022在一大群日本战机的目送下向西南方向飞去，而前往四国的和前往九州的两架轰炸机就没有这样好的“待遇”
了，它们前前后后对十多座日本城市和军事基地进行了拍摄，但整个过程中地面上的日本人显得相当平静，只是到了上午7点左右，日军才突然发了疯似的派出大批战机升空，但两架德机很快便心满意足的离开了。
当天上午，日本外交部向德国政府提出严重抗议，但德方的解释是那三架德国轰炸机在青岛与库页岛之间飞行时“迷航”了，因此才误入日本领空，在此后的一段时间里，德国轰炸机频频“迷航”，日方虽想尽办法进行截击和驱逐却始终收效甚微，这让德方掌握了日军既无实用雷达、本土防空力量亦十分有限的弱点，其夜间防空的孱弱更是被德军选为日后空袭的突破口。