迷惑敵人，隱蔽企圖，是戰場上的一貫作戰法則。美國在具體作戰行動展開前，故意散布一種信息，說是美國製定了一個連續向利比亞發起3個衝擊波的1小時作戰計劃。按照這個計劃，美國將襲擊利比亞境內30多個目標。這些目標不僅有軍事設施，還包括油田、煉油廠和輸油管道等經濟設施，以及廣播電台、電視台、電信局等通信設施。與此同時，美軍還組織實施了一些軍事行動：在地中海的“薩拉托加”號航空母艦駛回母港，“美國”號和“珊瑚海”號航空母艦撤到“死亡線”以北活動，給利比亞一種錯覺。這種假信息使得利比亞無法進行有針對性的作戰防禦性部署。
在這些迷霧的掩蓋下，美軍加緊調整作戰部署，調集了自越南戰爭以來最大的兵力。4月13日，美向部署在英國的軍事基地增派10架KC-10型空中加油機，向塞浦路斯派去30架F-4戰鬥機；美國“企業”號航空母艦山印度洋駛入阿托伯灣，準備支援第6艦隊；駐南歐各地美軍也轉入戰備狀態。
從軍隊實力上看，利比亞也是可以有所作為的。當時，利比亞的武裝部隊共有7.3萬人，其中陸軍有5.8萬人，裝備有包括30輛最先進的T-72坦克在內的各型坦克2500輛，另有各類裝甲戰車3000餘輛，火炮1500門；海軍共約6500人，有6艘潛艇，25艘導彈快艇；空軍約有8500人，有各型飛機700餘架。從防空方麵來看，利比亞的實力也十分可觀，除了陸、空軍擁有數百部導彈發射架和3000餘枚導彈外，空軍還擁有幻影式和米格式殲擊機500多架，其中有50架世界一流的米格-25戰鬥機。米格-25戰鬥機的最大特長是速度快，它的最大速度超過音速的3倍。在世界航空史上，除了美國的SR-71偵察機能夠達到這個速度外，至今尚無一種飛機在速度上能夠與之相匹敵。
1986年4月14日19點13分，“黃金峽穀”作戰總指揮，美國海軍第6艦隊司令凱爾索中將，從地中海中部水域“科羅拉多”號旗艦上向參戰的美國海、空軍部隊下達了作戰命令：“‘黃金峽穀’行動現在開始。”
美軍部署在英國的F-111型殲擊轟炸機24架，其配置激光製導炸彈、大型空中加油機KC-1018架和KC-135型加油機30架、EF-111型電子幹擾機5架，分別從倫敦附近機場升空起飛，撲向了茫茫的夜空。這是第二次世界大戰以後在英國上空集結的最大規模的空襲機群。從地理位置上說，北約離利比亞最近的國家是南歐的意大利和西班牙，意大利的美軍基地離的黎波裏隻有300千米，美國在西班牙有1個海軍基地和3個空軍基地，但這兩個國家都以擔心恐怖活動升級為由，拒絕美國利用這些基地攻擊利比亞。為此，美機隻好繞道直布羅陀海峽飛行近1萬餘千米，進入地中海，中途需空中加油4次。
5小時後，地中海第6艦隊的各型攻擊機包括A-6型、A-7型攻擊機，F-14和F-18戰鬥機等艦載攻擊機26架，EA-6B電子幹擾機14架和2架“鷹眼”預警機E-2C，以及海上搜索救護直升機和其他支援飛機100餘架，從“美國”號與“珊瑚海”號航空母艦上先後升空。
時至15日1點53分，兩個方向的海、空軍飛機，14種機型150多架飛機、在距利比亞海岸約500千米的地中海中部水域上空會合，組成有攻擊機、戰鬥機、戰鬥轟炸機、電子戰飛機、預警機、偵察機、反潛機、加油機、搜索救護直升機及其他支援飛機的諸軍兵種多機型的空中作戰集群。
15日淩晨1點54分，聯合空中作戰集群進一步完成空中協調，F-111戰鬥轟炸機對機上的轟炸係統進行了攻擊前的最後一次檢查。此時，預定攻擊的目標無任何異常。隨後，空中作戰集群分成兩路，4架EF-111電子戰飛機和14架EA-6A電子戰飛機一馬當先，率先對利比亞實施強電子幹擾，當即使利比亞的無線電通信中斷，防空雷達失靈。與此同時，6架F-18戰鬥機向的黎波裏和利比亞的第2大城市班加西附近的防空雷達站連續發射了50枚“百舌鳥”和“哈姆”高速反輻射導彈，利軍的5座雷達站在爆炸聲中被夷為平地，剩下的隻好關機休戰。由於通過電子幹擾機對利軍雷達進行幹擾和用哈姆高速反擊達導彈對敵雷達進行破壞，敵防空雷達係統完全喪失效用。米格飛機不能起飛，導彈不能發射，一時間，利比亞的防空體係處於癱瘓狀態。
15日淩晨2點，擔任主攻的F-111戰鬥轟炸機和A-6攻擊機準時對的黎波裏和班加西的5個預定目標發起攻擊。
霎時間，的黎波裏和班加西的爆炸聲接連不斷，火光衝天。