威廉斯率领的第1轰炸师于17日13时47分通过法国海岸进入欧洲大陆，尔后便不断遭到德军战斗机的攻击。由于英吉利海峡上空的天气不好，第1轰炸师的起飞时间一再推迟，结果德军的战斗机在上午攻击第3轰炸师后，有充分时间做好准备对付第二轰炸师。而负责掩护第1轰炸师第一梯队的P-47战斗机起飞又晚了9分钟，没能按预定时间与第1轰炸师的轰炸机编队会合，由此导致第1轰炸师的第一梯队只能在没有战斗机护航的情况下孤军奋战，还未飞抵施魏因富特就被击落15架轰炸机。后面的P-47战斗机按时起飞，为第二、三梯队提供了战斗机作战半径内的有限护航。
第1轰炸师在威廉斯的率领下，有188架轰炸机到达施魏因富特上空。14时59分开始投弹。美军在12分钟内共投下250磅燃烧弹1017枚，500磅普通炸弹719枚，1000磅普通炸弹235枚。屈格尔-菲舍尔轴承工厂的电站、平房车间、楼房车间、办公楼和仓库都被击中。菲希特尔-萨克斯轴承工厂的1个平房车间被2枚炸弹直接命中，还有三、四枚炸弹命中附近的建筑物。3个轴承工厂都遭到严重破坏。
15时11分，美军第1轰炸师投弹完毕，退出攻击。在返航的路上，第1轰炸师又遭到德军战斗机的猛烈攻击。据美军报告，在整个作战过程中，先后有300余架次德军飞机对第1轰炸师进行了攻击，美军共有36架B-17型重轰炸机被击落，367名机组成员在作战中伤亡或失踪。
尽管盟军对施魏因富特轴承工厂的轰炸效果非常满意，但美军的损失也非常惨重，战损率约达15％，已远远超出所能承受的限度。美军不得不暂时中止深入德国纵深地区的作战活动。
1943年10月14日，美军经过精心准备，再次突击施魏因富特的轴承工厂。这一次共出动291架B-17型重轰炸机，分成两个突击队。第一突击队由第1轰炸师的149架B-17型轰炸机组成，第二突击队由第3轰炸师的142架B-17型轰炸机组成。此外，第2轰炸师还出动一部分B-24型轰炸机进行牵制性作战。
鉴于上次突击的教训，美英战略航空兵此次加强了战斗机护航。每个突击队固定由1个P-47战斗机大队负责护航。此外，在轰炸机撤出战斗返航时，再派出1个P-47战斗机大队前往欧洲大陆接应，负责在欧洲大陆内95公里处为返航的轰炸机编队提供支援，并一直护送轰炸机编队飞过英吉利海峡。除P-47战斗机外，美军还安排新到的英国P-38战斗机为轰炸机编队开辟空中通道。英军的2个喷火Ⅳ型战斗机中队被安排扫尾，负责在最后一批轰炸机编队脱离德军战斗机截击后，继续在空中巡逻5分钟，以保护掉队的轰炸机。
美军第1轰炸师的第40作战联队飞在整个编队的最前面，首先遭到德军战斗机的集中攻击，损失惨重，在到达目标前，已经损失7架轰炸机，还有很多飞机被击伤。第1和第3轰炸师的飞机在到达目标前，共损失28架轰炸机。尽管美军轰炸机编队遭到较大损失，但对施魏因富特的轴承工厂的轰炸还是很成功的。美军第1轰炸师有101架轰炸机到达目标上空，14时39分，当第1轰炸师的轰炸机进入轰炸航路起始点时，德军的空中攻击反而减弱了。目标上空的能见度很好，突击编队按预定计划进入攻击。飞在最前面的第40作战联队首先投弹，将53％的炸弹投到距瞄准点33米以内。14时51分，第3轰炸师开始投弹时，第1轰炸师轰炸掀起的烟尘给他们的瞄准造成一定困难。
美军此次对施魏因富特的作战，共有209架B-17型轰炸机到达目标上空，并投下1122枚共395吨高爆炸弹；另外还投下88吨燃烧弹。1122枚高爆炸弹中有88枚直接命中工厂建筑物。但也损失了60架轰炸机及其机组人员，战损率高达20.62％。空战中，美军共击落186架德军战斗机。
1943年10月，美英第二次突击施魏因富特的轴承工厂后，德国整个轴承工业生产能力与未受轰炸影响的7月相比，下降了32％，施魏因富特的轴承生产能力下降了60％。德国军工生产部长施佩尔战后供认：如果集中力量轰炸滚珠轴承工厂，“两个月后，将从根本上削弱军工生产。大约4个月后，军工生产将完全停顿”。但美军第8航空队没有远程战斗机全程护航，致使轰炸机损失惨重，不得不中止深入德国纵深地区的作战行动。德国的轴承工业得到喘息，并很快恢复了生产。
早在“直射计划”尚处于酝酿阶段时，哈里斯便已率领英国的战略航空兵发动了直指德国本土的鲁尔轰炸战役。鲁尔区是德国最重要的工业区，空袭该地区对破坏德国的军工生产可产生重要影响。战役开始于1943年3月5日，当夜，英国轰炸航空兵共出动442架飞机轰炸了鲁尔区内的埃森。这里是德国最大的军工生产企业克虏伯的所在地。
在茫茫夜色之中深入德国本土作战，最大的困难莫过于准确找到预定突击目标。为此，英军在1942年的作战中，始终致力于改进导航技术，经过一年多的研制，终于将更为先进的“欧波”导航技术用于对德国的夜间轰炸作战。5日夜，英国本土的气象条件并不好，浓雾迷漫着英伦三岛并一直延伸到英吉利海峡上空。这对第一次在实战中使用的“欧波”导航系统是一个严峻的挑战。
计划规定，进攻开始时间为3月5日21时。飞在最前边的是8架装有“欧波”导航系统的“蚊”式飞机，它们以克虏伯的工厂为瞄准点，首先投下红色标志弹，为后面的目标指示飞机和主力飞机指示地面目标，提供瞄准点。第二批引导飞机应在第一批飞机之后3分钟到达目标上空，第三批引导飞机则在进攻开始后7分钟到达目标上空。最后一批负责投掷红色标志弹的“蚊”式飞机到达目标上空的时间为21时33分。作战计划规定所有投掷红色标志弹的机组无需搜寻地面目标，只需根据“欧波”导航系统指示器的指示将红色标志弹盲投下去。为了加强对地面目标的标识，英军又专门抽出22架重轰炸机担任目标指示飞机，负责投掷绿色标志弹。这些目标指示飞机没有装备“欧波”导航设备，因而以红色标志弹为瞄准点，目视瞄准，投下绿色标志弹。
担负主攻任务的轰炸机部队被分为相互衔接的3个波次。第一波由“哈里法克斯”式轰炸机组成，进攻开始后2～20分钟内进行突击；第二波由“惠灵顿”式和“斯特林”式轰炸机组成，进攻开始后15～25分钟内进行突击；第三波由“兰开斯特”式轰炸机组成，进攻开始后20～40分钟内进行突击。根据作战计划的要求，主攻部队以红色标志弹为主要瞄准点进行瞄准轰炸，在无法看到红色标志弹的情况下，可根据绿色标志弹瞄准轰炸。
3月5日傍晚，422架飞机按照任务区分，分别从英国不同的机场陆续起飞。因机械故障、操纵失误等原因，有56架轰炸机在到达目标前被迫返航。
20时58分，英军第一架装有“欧波”导航装置的“蚊”式飞机投下了第一批红色标志弹。21时03分，第一架负责投掷绿色标志弹的目标指示飞机也开始投弹。尔后，担负轰炸任务的主攻部队开始陆续进入攻击。由75架“哈里法克斯”式轰炸机组成的第一攻击波，除5架轰炸机提前或推迟进行攻击外，其余70架轰炸机都在预定时间内实施了轰炸。由141架“惠灵顿”式轰炸机和“斯特林”式轰炸机组成的第二攻击波中，有106架轰炸机在预定时间内完成了轰炸。第三波次是由121架“兰开斯特”式重轰炸机组成，其中86架轰炸机按预定计划实施了投弹。破坏区处于市中心，这里约有160英亩的区域被夷为废墟。克虏伯的工厂也遭到严重破坏，其中Ｉ3幢克虏伯工厂的最主要建筑物被摧毁或严重破坏，至少有53个车间受到不同程度的影响。英军轰炸航空兵在这次作战中共损失飞机14架，另有38架飞机受伤。
在整个鲁尔轰炸战役期间，英军曾多次空袭埃森，在5次主要突击中，英军出动了2070架次。此外，英军还突击了鲁尔区内的杜伊斯堡、科隆、杜塞尔多夫、多特蒙德和波鸿。在对鲁尔区这几座城市的16次最主要的突击中，英军出动了7911架次。这次空中进攻战役的作战范围实际上并不局限于鲁尔区，英军还先后突击了德国的柏林、慕尼黑、斯图加特、纽伦堡，法国的洛里昂，意大利的都灵、拉斯佩齐亚，波兰的斯德丁，以及捷克斯洛伐克的比尔森等城市。在整个鲁尔轰炸战役期间，英军共出动飞机1.8万余架次，共损失飞机872架。
哈里斯希望通过摧毁德国最重要的城市来打击德国人的抵抗意志，从而使战争尽早结束。为了实现这一既定目标，在“直射计划”开始后，他首先选定了汉堡。
汉堡是德国第二大都市，也是整个欧洲最重要的港口城市，当时人口175万。汉堡有生产飞机零部件的工厂、生产各种发动机的工厂以及炼油厂。此外，这里还是德国最大的潜艇生产基地。
哈里斯选择汉堡作为第一个打击目标的另一原因是，汉堡的地形比较适合英军轰炸机新装备的机载HＺS雷达领航装置对目标进行识别。汉堡在德国最北端，是距离英国较近的一个重要城市。易北河从汉堡城内贯穿，将城区一分为二。汉堡所有的潜艇工厂、飞机零部件工厂、炼油厂和大多数发动机工厂，以及储存军用物资的码头仓库都集中在易北河南岸。汉堡城的政治、经济和生活区都座落在易北河北岸。这个城市横跨河流并靠近海岸，易于从空中识别，或从HZS雷达屏幕上分辨。
在汉堡战役之前，英军轰炸航空兵已对汉堡进行过98次突击。早在1942年5月，哈里斯策划第一次“千机轰炸”时，首选目标就是汉堡。英军为此制定了详细的作战计划，当时科隆只是备份目标。然而，到1942年5月底，汉堡地区一直浓云密布，哈里斯被迫改而决定突击科隆。
德国人一直未放松对汉堡防空力量的建设，在距市中心半径32公里的区域内，建立起严密的对空防御火力网。1943年7月，在汉堡及其周围地区，德军共部署了54个重型高炮连、24个探照灯连和3个发烟队。