7月24日夜，英军共起飞轰炸机791架，直飞汉堡。所有突击飞机在进入德国海域后，以每分钟一捆的速度投放干扰德军雷达的锡箔条。这是人类战争史上首次使用电子干扰装置，其代号为“窗口”。25日零时57分，英军轰炸机飞抵汉堡上空，对汉堡的轰炸正式开始。英军8架目标指示飞机对准汉堡的瞄准点投下红色标志弹。标志弹的落点在瞄准点附近形成4个相对集中区。围绕这4个红色标志弹集中落点区，700余架主攻飞机很快建立起4个集中轰炸区，半小时后，沿着轰炸航路，出现了一个10多公里长的燃烧区，参加作战的机组中有728个机组报告说对目标进行了突击，但夜间照相侦察的结果表明，只有306个机组将炸弹投在距瞄准点5公里范围内。
在作战中，英军有12架轰炸机没有返回，战损率仅1.5％，此外，还有31架轰炸机受伤。由于首次使用“窗口”电子干扰装置，德军空地间的无线电联络被英军飞机投下的锡箔条严重干扰，德军夜间战斗机地面控制员无法指挥空中的飞行员进行有效的截击作战。德军的探照灯也漫无目的地在天空乱扫，高炮也因失去雷达指示目标而只能盲目射击。
对汉堡的第一次大空袭使这个港口城市受到广泛和严重的破坏，汉堡市有1500人在空袭中被炸死。英军的轰炸机还炸毁了汉堡市的自来水供应系统，由此造成在其后的几天空袭当中，汉堡市内的大火因缺水而无法扑灭，加重了损失。但这次突击直接造成的破坏，远小于先前鲁尔轰炸战役中对鲁尔区内城市的破坏程度。
25日和26日的白天，美国第8航空队参加了空袭。在这两次空袭中，美军第8航空队司令埃克将军派出了B-17型重轰炸机365架次，共投弹456吨，损失轰炸机33架。每次美军昼间攻击过后，英国轰炸航空兵都要出动几架“蚊”式轰炸机在其后的夜间进行补充性骚扰轰炸，以便使汉堡得不到喘息之机。
27日夜间，英军对汉堡进行第二次大规模空袭，出动787架轰炸机。零时55分，25架装有HＺS的飞机将黄色标志弹按照HＺS的指示投下。主攻部队紧随其后，围绕这些黄色标志弹指示的目标，迅速建立起大火集中区。尽管有722个参战机组宣称击中了目标，但夜间照相侦察的结果表明，只有325个机组将炸弹投在距瞄准点5公里范围内。德军在第一次遭到“窗口”的干扰后，开始采取措施，调整德军战斗机战术以对付英军“窗口”装置的干扰。这一次有17架英军轰炸机没有返回，战损率上升至2.16％，还有49架轰炸机受伤。
7月29日夜，英军进行了汉堡之战的第三次大规模空袭。这一次，英军出动了777架轰炸机。轰炸发起后24分钟，汉堡城区内有62平方公里的区域遭到燃烧弹的突击。在目标上空投弹的699个机组中，只有238个机组将炸弹投到距瞄准点5公里以内。
这一次，英军轰炸机的战损率明显上升。这说明“窗口”电子干扰装置的效果明显下降。德军采用了代号为“实况转播”的战术，即德军地面指挥官适当放松对战斗机飞行员的控制，使战斗机飞行员在空中更自主地进行空战。这是英军飞机将铝箔条撒散开时，德国所能采取的最佳对付办法。德军的战斗机在这次作战中，进行了近100次截击。英军有30架轰炸机没有返回，战损率为3.86％，另有43架轰炸机受伤。
1943年8月2日夜间，英军出动740架轰炸机，进行最后一次突击。英军轰炸机飞越北海时，因天气恶劣而不得不闯入积雨云中。没有月光，能见度为零，地面上落下瓢泼大雨。装有HＺS雷达领航装置的飞机所投下的目标指示弹只能偶尔为主力轰炸机所看到，有将近一半的机组回来报告说根本未找到目标。在这一夜的突击作战中，有30架英军轰炸机没有返回，51架轰炸机带伤而归。
在整个汉堡战役中，哈里斯共出动轰炸机3095架次，投弹近9000吨，约一半是燃烧弹。损失86架轰炸机，约占总出动架次的2.8％，174架轰炸机战伤，约占5.6％，总损伤率为8.4％。盟军对汉堡的空袭使汉堡市27.7万余间住宅被完全摧毁，占汉堡市住宅总数的49.2％，还有29.4％的住宅受到不同程度的破坏。英军的空袭还摧毁了汉堡市内很多工厂、办公楼、公共服务设施、医院、学校、教堂、文化娱乐中心、银行金融机构、邮政设施、铁路中心、桥梁等，使汉堡陷入全面瘫痪。
在汉堡之战进行的同时，英军还于1943年7月25日夜和30日夜，两次对德国的埃森和雷姆沙伊德进行了空中突击。
25日夜，对埃森的突击开始时，11架装有“欧波”导航系统的“蚊”式飞机准确投下指示目标的标志弹，604架轰炸机紧随其后投弹。夜间照相侦察结果表明，368架飞机将炸弹投到瞄准点5公里之内。190个克虏伯的工厂中有110个工厂遭到攻击。埃森城中很多建筑物的大火持续燃烧2天。作战中，23架英军轰炸机没有返回，67架战伤。
对雷姆沙伊德的攻击规模不大，但非常成功。9架装有“欧波”导航系统的“蚊”式飞机飞在最前面，为273架轰炸机带路。最终有228架轰炸机到达目标上空投弹，其中有不少于191架飞机将炸弹投到瞄准点5公里范围内。从侦察照片上看，市中心几乎完全被摧毁，大火第二天仍在燃烧。英军有15架轰炸机没有返回，受伤的飞机不少于12架。
1943年8月17日夜，英军又对德国皮尼曼德导弹试验研究所进行了空中突击。在以往的夜间作战中，英军都是对城市进行面积轰炸，这一次是夜间对点状目标进行精确轰炸。英国轰炸航空兵出动了597架四发重型轰炸机，结合使用几种夜间精确轰炸技术。轰炸非常成功，但代价也最高。英军共有40架轰炸机没有返回，32架轰炸机战伤。
汉堡战役之后，哈里斯开始策划下一个打击目标。柏林作为德国的首都，是第三帝国的政治、经济中心，也是军事指挥中心。纳粹曾声称德国首都不可侵犯。为此，哈里斯认为，摧毁柏林比摧毁汉堡更能对德国人产生更大的震撼力。
1943年11月18至19日夜间，哈里斯经过充分准备，开始对柏林进行历时3个半月的大规模轰炸。
英国轰炸航空兵司令部很清楚，摧毁柏林将是一个极为困难和代价巨大的任务。因为他们的作战目标是德国的首都，城市面积近750平方公里，距英国海岸850多公里，盟军的轰炸机编队在欧洲大陆内近600公里的飞行过程中将不断遭到德军夜间战斗机的猛烈攻击。在柏林地区，德军还集中了很多高射炮，从而使柏林成为德国防空力量最强、火力密度最大的地区。
英军所选择的轰炸目标是柏林市中心的政府大楼和行政区，这个区也是人口和工厂最密集的地区，约有103座军工厂，主要是发动机工厂和被电力专家列为头等重要目标的电力设备工厂。
在11月18日夜间进行的第一次攻击中，英军共出动450架重轰炸机，其中402架轰炸机成功地到达目标，在政府所在的市中心区投下1593吨高爆炸弹。英军在作战中损失9架轰炸机。同日，为了配合对柏林的突击，吸引德军的夜间战斗机，英军轰炸航空兵在对柏林空袭的同时，还对德国的路德维希港进行了攻击。
尔后的两次规模较大的攻击于11月22~23日夜间和23~24日夜间实施。这两次突击仍然以重型轰炸机为主。在这两次作战中，柏林市内共死伤1200人，轰炸使柏林城内燃起大火。
英军11月的作战造成柏林2966人死亡，5837人重伤，6533人轻伤，6.8万余幢房屋被毁。为了减少损失，柏林当局采取措施阻止已撤离的人们返回市内，学校一直关闭。
12月的最大一次空袭是在2～3日夜间进行的。整个轰炸只持续了40分钟，650架轰炸机参战，458架抵达目标上空投弹。
1944年1月英军共进行了6次轰炸，平均每次投弹1500吨，其中22~23日和27~28日的两次夜间轰炸规模比较大，每次都出动400多架重轰炸机。
2月规模最大的一次空袭发生在15~16日夜，891架轰炸机参加空袭，806架到达目标上空。空袭持续38分钟，共投弹2642吨，主要目标是柏林的工业区。
1944年3月2日，柏林轰炸战役暂告一段落。在柏林之战中，英军共进行了16次大规模空袭，出动轰炸机9000余架次，绝大多数是由四发重型轰炸机进行的，其中“兰开斯特”式轰炸机出动7000多架次。英军在作战中损失537架轰炸机和4000名空勤人员。柏林在空袭中有6166人死亡，18431人受重伤，市中心有近10平方公里建筑区被夷为废墟，103家最重要的军工厂中有43家工厂受到不同程度的破坏。此外，还有282个普通工厂遭到严重破坏，交通系统、公共服务设施和行政中心的秩序被严重打乱。
为了配合轰炸柏林，打乱德军的防御，在对柏林空袭的同时，英军轰炸航空兵还对其他目标进行了19次大规模轰炸，这些目标包括：路德维希港、莱沃库森、法兰克福、斯图加特、莱比锡、斯德丁、不伦瑞克、马格德堡、施魏因富特、奥格斯堡、埃森、纽伦堡等城市。在这些协同攻击中，英军共出动飞机1.1万架次，其中7000架次是“兰开斯特”式轰炸机。
美军战略航空兵自1943年10月14日第二次轰炸施魏因富特的轴承工厂后，由于不堪承受巨大损失，在其后很长时间里，既无法像英军战略航空兵那样利用夜间的掩护，深入德国纵深地区作战，也不敢在没有战斗机全程护航的情况下贸然在昼间深入德国纵深作战。1943年12月5日，美军出动36架刚刚研制的P一51型野马式远程战斗机首次为美军的轰炸机提供全程护航。此后，美军第8航空队才逐步深入德国纵深地区作战。
1944年3月4日，美军战略航空兵在昼间对柏林进行实验性空袭。是日，美军第8航空队共派出502架重轰炸机，在770架战斗机的掩护下深入德国纵深作战。其中第3轰炸师派出238架B-17型“空中堡垒”式轰炸机前往柏林进行空袭。在对柏林的轰炸中，美军轰炸机共投下42.8吨高爆炸弹和24.6吨燃烧弹。尔后，美军便加入到对柏林的大规模空袭作战。
3月6日，美军战略航空兵对柏林实施第一次昼间大规模空袭。美军第8航空队的第1轰炸师出动262架B-17型“空中堡垒”式轰炸机，第2轰炸师出动了226架B-24型“解放者”式轰炸机，在801架战斗机的护航下空袭柏林，其中100架P-51型“野马”式战斗机为这些轰炸机提供全程护航，共有446架轰炸机到达柏林上空，并对柏林的工业区投下1600吨高爆炸弹。在整个作战过程中，只有200架德军战斗机升空与美军的轰炸机编队和护航战斗机进行空战。美军在作战中损失B-17型重轰炸机34架、P-51型战斗机5架。
3月8日和9日，美军第8航空队再度出动984架次重轰炸机，投弹1855吨。此后，由于美英战略航空兵受命支援即将开始的“霸王”作战，对柏林的空袭暂告结束。