北京时间 11 月 30 日下午 14 时 19 分 30 秒，比预定时间提早 30 秒钟，空 8 师 24 团第 1 大队的 9 架图-2 轰炸机由大队长高月明率领，从沈阳于洪屯机场起飞。3 个三机中队采用前后跟随的 3 个“品”字形队形，第一个中队的领队长机为高月明，左僚机为副大队长李源一，右僚机为毕武斌。其后为第二个中队，长机为柳文瑞，左僚机为杨大方，右僚机是张孚琰。最后是第三个中队，长机邢高科，左僚机宋凤声，右僚机梁志坚。（注 40）当天各机载弹为 100 公斤爆破弹 5 枚，100 公斤燃烧弹 4 枚；（注 41）此次任务使用燃烧弹比例多于 11 月 6 日的轰炸，应当是为了能更有效地摧毁大和岛上的木质房舍和营账。和 11 月 6 日一样，轰炸机群在起飞后向北爬高至 800 米高度转向 180 度南飞，逐渐集结编队后，转向东南，再折向东南东，在铁路西侧向凤城出航。由于高月明提前转弯，加上速度控制不当，造成机群比计划时间提前 3 分钟（注 42）到达凤城附近上空与拉-11 机群预定会合的地点。
当日直接护航的空 2 师 4 团出动第 1、3 大队共 16 架拉-11 歼击机，由团长徐兆文率领，在 14 时 29 分由凤城机场起飞。本来应该是在凤城附近与轰炸机群会合。但是由于轰炸机群提早到达，拉-11 机群不得不加速赶上，直到凤城以南地区才和轰炸机队完成编队。当天拉-11 护航编队方式也和第一次轰炸时类似，第 3 大队的 8 架飞机分别在轰炸机群两侧，距离约 300-400 米，高度高出约 200 米。在轰炸机右侧是第3大队大队长钱焕章率领的 1 个中队，僚机是王敏、王天保、余敦兰；轰炸机左侧为中队长刘卓生率领的另一个中队，僚机为梁兆树、王勇、陈良平；（注 43）团长徐兆文则率领第1大队第一个中队，位置在轰炸机群后上方，距离约 600-800 米，高度高出约 800 米，他的僚机是余长富、徐怀堂、赵旭；中队长王延洲率领第二个中队在他们后面约 400-600 米，僚机为周振东、周宗汉、何岳新。（注 44）
15 时 07 分轰炸编队通过安东鸭绿江大桥及浪头机场之间，航线稍微偏右（原本轰炸起航点为鸭绿江大桥），时间则比计划早了 4 分钟。（注 45）按照预定计划，空 3 师 7 团的 24 架米格-15 应该在 15 时 01 分开始起飞，15 时 04 分起飞完毕，起飞后转而向北爬高，在关家堡转向义州出航，估计在 15 时 11 分左右经过义州上空。从这个起飞航路来推算，高月明、王天保等称见到米格机正在起飞，并不是指在通过鸭绿江时看到米格机从浪头机场起飞，而是在靠近鸭绿江之前的 3 分钟内，见到空 7 团的飞机从自己机群的前后方横过，正在向北爬升。
第三次轰炸大和岛预定航线图，1951 年 11 月 30 日
再进一步从提前的 4 分钟来推算，原计划中轰炸机群应当是在 15 时 11 分通过安东江桥这个路标，而此时空 7 团的米格机群应当也同时在东北约 15 公里处义州附近上空通过鸭绿江，在轰炸机群东侧采取平行航路，屏障在敌机可能接近的方向。由于速度上的差异，空 7 团的米格机群自然会超前，形成在东侧扫荡警戒的态势，这也是相当合理的计划。但由于当天轰炸机群在 15 时 07 分提前通过鸭绿江，所以 空7 团的米格机群没有发挥警戒扫荡的功能，此时应当还是落在轰炸机群后面，正从后面赶来，而不是已经超前向身弥岛飞行。
15 时 07 分，高月明见已抵达任务进入点，遂以无线电呼叫空 8 师指挥所，获得许可后，不等空 7 团的米格-15 到来便开始进行轰炸。传统上以陆军抢攻山头的心态来解释轰炸机群为何会不等待空 3 师 7 团米格机群就独自前进，但这种解释太过牵强，不管再怎么想抢先立功，也不会以为单靠十几架活塞发动机的拉-11 歼击机就能保护轰炸机群。而就算高月明自己有此想法，在指挥所的指挥员们也不太可能都这样想。
笔者认为，之所以会做这样的决定，真正的原因是由于作战计划中实际依赖的是苏联空军提供的保护，而不是毫无经验的志愿军米格机群的护航。从前面对 11 月 6 日轰炸时高空掩护的推断，当天应当也有苏联空军在高空掩护，再加上在北朝鲜上空的米格机巡逻网，志愿军空军指挥首长可能认为经验尚浅的空 3 师 7 团米格机群在不在场都没太大关系，而且反正它们也正在从后面赶来，所以才会下令开始轰炸。另一方面，也可能是基于同样倚赖苏联空军保护的心态，才会让轰炸机群的飞行员们疏于警戒，以致于稍后不久当美国第 4 战斗机联队的 F-86 开始向轰炸机群俯冲攻击时还毫无察觉！
注 40：韩明阳，“1951 年三次轰炸大和岛参战飞行员名单”。
注 41：此据高月明回忆，《我打下了美国飞机》，第 179 页。依韩明阳说法及其他记载是 100 公斤杀伤爆破弹 7 枚，100 公斤燃烧弹 2 枚，韩明阳，“轰炸大和岛战记”。
注 42：另有说法是 4 分钟或 5 分钟不等，并不一致。可参见王玉杉、王素红《血色天空：中国空军空战实录》，王海”搏击长空显英豪”，黄裕冲《一代天骄──新中国空军实战录》。
注 43：拉-11 在轰炸机群两侧的位置与编成稍有疑问。王天保回忆：“这次轰炸大和岛，我们担任轰炸机的直接掩护任务，叫直接掩护队，我是三大队长副大队长，带四架飞机，钱华刚同志带一个中队，在轰炸机最前面第一个中队的两侧，我飞在轰炸机右边。”（《我打下了美国飞机》，第 191 页）。他的回忆跟韩明阳的“1951 年三次轰炸大和岛参战飞行员名单”也有出入。三大队大队长应为钱焕章，而且按照名单顺序，王天保是钱焕章中队的三号僚机，而不是领队，第二中队则由中队长刘卓生率领。“《新世纪中华国防专家人才传略》——留美学长刘卓生”一文的记载，则称是刘卓生与王天保各率领一个中队飞在轰炸机群两侧，（左侧）刘卓生的二号僚机是王敏，这却又跟韩明阳的名单有出入。此处编成及位置主要依据韩明阳的名单。
注 44：当日拉-11 编队及位置依据以下数据推综合断而成：韩明阳，“1951 年三次轰炸大和岛参战飞行员名单”；王天保回忆，《我打下了美国飞机》，第 187-197 页；Kong25，“杨大方参战轰炸大和岛示意图”；中国留学人员联谊会，“《新世纪中华国防专家人才传略》——留美学长刘卓生”。