機型選定後，尼米茲對萊頓說：“太好了。現在瓜島的亨德森機場就駐有裝備此種飛機的第339戰鬥機中隊！正好派上用場。”
第339戰鬥機中隊隸屬於南太平洋艦隊，歸哈爾西指揮。尼米茲於4月15日向哈爾西下達了命令，如果能把山本五十六及其參謀人員打下來，就可以開始執行伏擊計劃。命令的最後向哈爾西特別指示，該行動要用澳大利亞海岸監視哨的名義向戰鬥機中隊發出敵情通報，以免暴露美軍破譯密碼的機密。
哈爾西接到命令後，立即向所羅門群島航空部隊司令馬克·米切爾海軍少將通報了山本五十六的日程安排，命令其出動P-38戰鬥機，想盡一切方法將山本五十六擊斃。命令最後特別指出“羅斯福總統非常重視此次戰鬥，戰鬥結束速報華盛頓。此份電報不得轉抄和保存，立即銷毀！”
米切爾海軍少將是美國海軍航空兵的一員驍將，曾任“大黃蜂”號航母的艦長，運送過杜立特空襲東京的飛機，還參加過中途島海戰。接到命令後的米切爾立即召集包括第229戰鬥機中隊中隊長約翰·米歇爾少校和小隊長托馬斯·蘭菲爾中尉在內的有關人員討論、研究和製定戰鬥計劃。
米歇爾和蘭菲爾一進房間就覺得氣氛異乎尋常，幾乎島上所有的高級軍官都在，一名海軍少校遞給米歇爾一份電報：“最高機密，第339戰鬥機中隊的P-38戰鬥機務必全力以赴，及時趕到並擊落山本五十六座機，總統特別重視這次行動！”落款是“海軍部長諾克斯”。
隨即大家開始一起討論，最初計劃在山本五十六從巴拉爾乘坐獵潛艇到肖特蘭途中實施攻擊，但很快就人提出異議，當地日軍有不少獵潛艇，無法確定山本五十六乘坐哪一艘，退一步說即使擊沉了山本五十六乘坐的獵潛艇也難保證將其擊斃。
討論來，討論去，最後大家覺得隻有采取空中截擊座機的辦法是最優的方案。但這對截擊空域、時間以及雙方飛行速度要求極高，稍有差錯就會失去這一千載難逢的機會。有人提出山本五十六在日本海軍中向來以守時著稱，這樣就可以為截擊行動增添幾分成功的把握。最終，大夥覺得這個計劃可行，於是計劃按部就班開始執行。米切爾特意拍了拍米歇爾的肩膀，說：“這就要看你的了！”盡管截擊距離長達600公裏，沒有出色的飛行技術是根本不可能的，但出於對自己中隊的信任，米歇爾還是肯定地點了點頭：“堅決完成任務！”
會議結束後，米歇爾就回到自己的帳篷同情報參謀喬·麥奎甘上尉一起挑燈工作，研究繪製截擊航線。瓜島第347戰鬥機大隊大隊長維克塞洛上校隨後也來到帳篷，米歇爾指點著航線圖向維克塞洛彙報：“明天天氣預報是晴天無風，山本五十六從拉包爾到布於維爾島的卡希利機場航程約563公裏，‘一’式陸上攻擊機巡航時速290公裏，如果不是頂風，他會提前5叫分鍾到達，我們在他降落前10分鍾飛過海岸，如果一切順利，我們飛入布幹維爾島時就能很快發現山本五十六，我估計山本五十六的飛行高度不會超過3000米，因為這樣的高度飛行比較舒適。此時我斷定山本五十六將從西麵飛來，正降低高度準備降落……”麥奎甘打斷他的話：“你憑什麼肯定他從西麵飛來？”米歇爾分析道：“經過近兩小時的長途飛行，飛行員肯定希望盡快著陸，這樣肯定是從最近的航線——西麵飛來。再說要是他不是從西麵過來，我就直接插到島東，在東麵搜索。要是也沒有發現，就幹脆直撲機場，在他著陸時將其擊落！”“好！”維克塞洛同意了米歇爾的計劃。
米歇爾隨即向米切爾報告，米切爾仔細研究後表示同意，最後他仍不忘強調：無論付出多大代價也必須幹掉山本五十六！隨後米切爾就將作戰計劃電告哈爾西和尼米茲，尼米茲複電：完全同意！並以個人名義預祝好運和取得勝利！
午夜時分，米歇爾在機場簡令室召集飛行員。由於日軍在卡希利機場駐有百餘架飛機，因此這次擔負截擊任務的飛機數量不能太多，否則就有被發現的可能。米歇爾隻挑選了18人，參戰飛行員在經過保密宣誓後進行了分工：
蘭菲爾等6人為攻擊組，從低空不惜一切代價擊落山本五十六；米歇爾親自指揮12人作為掩護組，在高空牽製日軍的護航戰鬥機，掩護攻擊組截擊山本五十六，米歇爾最後說此次戰鬥沒有後備隊，如果蘭菲爾遇到麻煩，無法投入攻擊，掩護組的霍姆斯和海因兩人立即接替攻擊任務。
隨後米歇爾向參戰飛行員宣布作戰計劃：盡管瓜島與布幹維爾島直線距離僅480公裏，但為了避開日軍雷達，不僅采取低空飛行，還需要繞道，首先以265度航向飛行55分鍾，航程294公裏，再轉為290度航向飛行27分鍾，航程141公裏，最後再以305度航向飛行38分鍾，航程192公裏，這樣一來總共飛行兩小時，總航程627公裏。
4月18日，星期日。清晨，正如天氣預報那樣，晴空如洗，微風輕拂。如果不是在戰爭中，人們處在這樣的環境裏，一定會感到心曠神怡的愜意來。然而，戰爭改變了一切。瓜島亨德森機場一片緊張忙碌，18架P-38戰鬥機為了增加航程全部加裝了大容量的機腹副油箱，米歇爾召集飛行員，下達出擊命令，並強調飛行途中必須嚴格保持無線電沉默。米切爾專程前來送行，他望著待命出發的飛行員最後重申：“無論付出多大代價也必須完成任務！”
7時30分時，P-38戰鬥機引擎隆隆作響，飛行員依次登機。由於飛機滿載燃料和彈藥，幾乎是超負荷了，飛行員不得不使用襟翼來增加升力。盡管如此，飛機還是幾乎要滑行到跑道盡頭才離地升空。米歇爾最先起飛，駕機在低空盤旋等待後續飛機起飛編隊，與計劃完全一致。
7時35分時，飛機起飛編隊完畢，隻是攻擊組的麥克拉納漢的飛機起飛時供油管閥門鬆脫，飛機無法控製而未能起飛；穆爾的飛機起飛後發現副油箱無法供油，這樣就不可能飛到目的地，隻得返航。這樣一來，攻擊組就隻少了兩架戰鬥機。米歇爾隨即用手勢通知霍姆斯和海因加入攻擊組。機群保持著嚴格的無線電沉默，隻使用羅盤和空速表導航，為了不被日軍雷達發現，一直保持著10米左右的超低空飛行。
此時，遠在800公裏外的拉包爾，山本五十六早早起床準備行裝，由於山本五十六平時穿的白色軍裝太過顯眼，副官出於安全考慮提醒他換草綠色軍裝，山本三十六同時想到布幹維爾島上有不少陸軍，為了表示對陸軍官兵的敬意，他聽從了副官的意見，換上了草綠色軍裝。
驅車到達拉庫納機場後，山本五十六一行匆匆登上第705航空隊的兩架三菱“一”式陸上攻擊機。和山本五十六同乘編號323號飛機的是：聯合艦隊軍醫長高田六郎海軍少將、秘書福崎升海軍中佐和航空參謀端久利雄海軍中佐，駕駛員是王牌飛行員小穀武男飛行兵曹、長和林信一二等飛行兵曹。