傍晚时分，两架携带雷达吊舱的P-51D从珲春机场起飞。吊舱安装在机翼下方，外形呈流线型，长约两米，直径为半米左右，内置一部搜索雷达，可探测地面金属物体和人员移动的痕迹。飞行员在爬升到预定高度后启动了雷达系统，系统开始进行自动扫描。
雷达操作员通过显示屏观察地面目标的分布，伯力城南的区域在屏幕上被划分为多个网格，每个网格中的回波信号强弱不一。
建筑物的轮廓在雷达图像上表现为明显的高反射区，而移动目标则表现为沿街道和空地运动的亮点，它们在屏幕上的位置随扫描周期逐步更新。
飞行员在伯力城南工业区上空盘旋两圈后，确认了数处异常信号位置。其中三处位于厂区主楼内，两处位于堆料场边缘的简易工事内，还有一处信号出现在一段被沙袋封住的街道路口。
他通过电台向珲春基地报告了目标数量和分布概况，然后转向返航方向，在接近跑道时根据塔台指引完成了降落。
当天夜里，凝固汽油弹的挂载作业开始进行。挂架上的弹体外形偏长，弹头略尖，弹体直径约四十厘米，装填稠化汽油和粘稠剂的混合物，引信类型为触碰引信和延迟引信并联配置。
在每架B-29的弹舱内，地勤人员依次完成了十枚航弹的挂载和保险装置确认程序。
起飞时间定在午夜后，具体时刻根据气象通报确定。第一批三架B-29在凌晨一点二十分从珲春机场升空，飞行高度维持在五千米。
机舱内的温度在爬升后迅速下降至零下二十五度，领航员通过天文罗盘和航位推算持续修正航线，引导机群沿预定航向飞抵伯力城郊上空。
飞行员在确认航向无误后向机组成员通报了航程进度，随后关闭了舱内多余灯光以保持夜视条件。
凌晨两点，第一个凝固汽油弹从机腹脱落。弹体在自由下落过程中保持稳定，在预定高度触发了引信，罐体在贴近地面高度破裂，胶状燃烧剂以扇形覆盖了下方区域。地面在约十五秒内被引燃，燃烧产生的火焰覆盖了约二百平方米的区域，火光在近处形成持续燃烧的火墙。
第二批凝固汽油弹落在工业区南侧的堆料场方向。燃烧剂覆盖了堆料场的装卸区，火焰沿坡面蔓延至部分物料堆和坡道边缘，在地表形成了持续时间较长的燃烧区域。
苏军步兵开始从被凝固汽油弹持续覆盖和燃烧的区域快速、有序地撤离。几座位于核心区域的大型厂房和相邻的原料仓库，在粘稠、高温的凝固汽油剂附着并持续燃烧下，其木质结构、内部堆放的易燃物料以及部分外墙被迅速引燃，火焰从破碎的门窗洞口向外猛烈涌出，在建筑物外侧形成了一道道高达数米、明亮刺目、不断跃动的火墙。
滚滚的浓烟在炽烈火光的映照下向上翻腾、积聚，在地面冲天火光的强烈背景映衬下，形成了一道道粗大、浓密、颜色深暗的烟柱，直冲夜空。
在燃烧区域边缘，一个苏军机枪小组正在撤离。火焰的辐射热在约数十米外仍可感知，他们沿一条安全通道迅速后撤，跑向后方建筑入口。
一组被部署在该区域的苏军狙击手在燃烧弹的覆盖范围内，在接到撤退命令后整理装备离开临时掩体，穿过底层车间向出口方向移动。
凝固汽油弹在夜间造成的效果是持续性的燃烧，热辐射和烟雾对地面上的防御工事造成了压力。一些从建筑物内撤出的苏军士兵沿着被高温照亮的主干道向后撤离，地上散落着丢弃的弹药箱和部分被烧毁的装备。
在燃烧区域的另一侧，一支在屋顶阵地上的苏军反坦克小组在确认位置暴露后也进行了撤离，带着他们的便携反坦克武器，穿越相邻建筑物的通道向后方退去。火焰和烟尘在高处扩散，混合着灰烬和焦土的气味在城区飘散。
第一轮凝固汽油弹投掷结束后，两架P-51D利用雷达吊舱再次对工业区进行了扫描，确认该区域的苏军活动已经显着减少。燃烧仍在持续，但已没有新的移动目标出现在雷达屏幕上。
天亮之后，地面部队沿着被烧过的区域向前推进。豹式坦克通过那些残留余热的街道时，履带碾过焦黑的碎屑和部分仍在冒烟的残骸，在街道上留下交错的履带印痕。
步兵检查了几栋在夜间燃烧中受损的厂房，发现内部大部分设施已焚毁，部分结构出现了坍塌的痕迹。
一个连队在街道拐角处遇到了一辆被遗弃的卡车，车厢和驾驶室有明显的燃烧痕迹，车体侧面有弹孔和撞击导致的变形，附近散落着几只弹药箱，箱体上的标识已经烧得难以辨认。