現在剩下的唯一問題是確定空襲目標。哈里斯想轟炸德國第二大城市漢堡，艾森豪威爾則想轟炸工業中心埃森。但作戰研究室的專家們認爲埃森不是一個好目標，因爲整個城市被衆多工廠排出的煙霧所籠罩，轟炸機在夜間很難瞄準目標。
他們認爲魯爾工業區的科隆是個理想目標，因爲它相對距英國較近，轟炸機飛臨該城比較容易。更重要的一點在於科隆是德國主要的鐵路樞紐，如果被摧毀，德國境內的物資運輸能力將會遭到嚴重破壞。哈里斯聽了專家們的建議後，向艾森豪威爾作了轉述，艾森豪威爾不再堅持己見。這樣，具體轟炸目標將根據行動時的天氣情況而在漢堡和科隆之間選擇一個。
10月13日，波特爾向哈里斯提交了詳細作戰計劃，哈里斯看後更堅定了自己的行動決心，隨即拍板將行動日期定在10月15日夜。但海軍部卻在此時突然拒絕參加空襲行動，理由是他們要對付猖獗的德軍潛艇。
聽到這個消息，哈里斯差點抓狂，這意味着他能動用的轟炸機總數將下降到1500架。爲避免計劃流產，哈里斯趕緊四處尋找可用的轟炸機和機組成員，甚至動員飛行訓練司令部的轟炸機、教官和學員也參加。
儘管從哈里斯內心來說並不願那些無經驗的“菜鳥”參加，但他別無選擇。皇天不負有心人，經過幾天努力。哈里斯終於又湊出了356架轟炸機，包括一些沒有歸還岸防司令部的轟炸機和機組成員。
萬事俱備，只欠東風。然而，老天爺似乎故意要刁難一下哈里斯，西歐的天空連續多天陰雨，行動只好推遲。10月16日，天氣才逐漸好轉。英軍氣象軍官向迫不及待地哈里斯報告說第一目標漢堡上空仍被厚厚的雲層籠罩，但第二目標科隆上空已經放晴。哈里斯立即下令放棄漢堡，改攻科隆。
10月16日晚上10時30分，1856架轟炸機從遍佈法國的103個機場陸續起飛。同時起飛的還有2113架戰鬥機。任務是壓制科隆附近的德軍夜間戰鬥機基地。飛行員們被告知。一旦機羣飛過西歐上空，就開始尋找萊茵河，以它爲導向標飛往科隆。
哈里斯爲了避免己方大量轟炸機的損失，所以把時間選擇在晚上。這樣一來轟炸機機羣受到的防空炮火打擊率就會大量降低。另外就是此時的飛機。夜間戰鬥的能力可都很一般。就算是德國，擁有夜間戰鬥的飛機也不會超過三分之二，因爲必須要加裝了機載雷達的飛機。在具備夜間戰鬥的能力。
盟軍這麼多飛機，基本上都裝配了雷達的，勉強可以進行夜間戰鬥。盟軍的飛行員素質是沒有德軍高，可他們的飛機數量不少，盟軍不怕和德國拼消耗。
哈里斯的第一攻擊波是裝備最好的第1、3大隊，包括490架“威靈頓”和188架“斯特靈”轟炸機，上面都裝有先進的gee導航設備，它們轟炸的具體目標是科隆舊城區的新市場，空襲時間爲110分鐘，轟炸方式是將大量燃燒彈投在新市場南面和北面一英里範圍內，把該處變爲“火炬”，作爲後續轟炸機的識別地標。
第二攻擊波是第4、10大隊，包括431架“哈利發克斯”、90架“威靈頓”、70架“惠特利”、73架“蘭開斯特”、46架“曼徹斯特”、34架“漢普敦”轟炸機，任務是轟炸科隆市中心。
第三攻擊波是第5、6大隊，包括303架“威靈頓”、21架“惠特利”、410架“漢普敦”轟炸機，任務是進行補充轟炸。
第一波飛機飛越馬其諾防線的時候，被德國的防空雷達發現，德國方面發現的只是一併排四列的小機羣，盟軍以前也是小機羣進行空襲。
這時候德國防空司令部做出了最致命的一個判斷，這是盟軍的常規空襲，規模在兩百架之內，此時的雷達也只有這個分辨能力。德國空軍防空司令部立即命令位於內爾工業區周邊的兩個機場飛機升空作戰，升空的夜間戰鬥機大約一個三百架戰鬥機。
按照以往的經驗，德國防空司令部認爲，三百多架先進的bf190戰鬥機，足夠對付盟軍的兩百架送死的盟軍轟炸機了。可是盟軍的飛機採用的是溪流編隊。簡單地說，盟軍的飛機四架一排，後面的飛機全部跟隨着前面的飛機飛，像溪流一樣滾滾前行。
雙方在魯爾工業區外圍遭遇，看來德國防空司令部還是慢了半拍。雙方的記載雷達基本同時發現了對方，德國的飛機立即猛撲上來，可是迎接他們的是不是挨宰的轟炸機，而是盟軍護航的五百架戰鬥機。
德國空軍一邊飛快地向上級彙報情況，一邊和盟軍絞殺，夜晚戰鬥可是沒有白天戰鬥那麼方便，要擊落一架敵機，所花費的時間起碼是白天的三百。就當德國空軍和盟軍戰鬥機絞殺的時候，盟軍的第一波轟炸機機羣立即加速衝向科隆上空。
10月31日零時47分，第一波轟炸機飛到科隆上空時，機組成員們藉助月光清晰地辨識到目標區。科隆的防空部隊反應慢了一拍，當空襲警報響起的時候，英軍轟炸機羣已經開始投彈。110分鐘內，數以千計的燃燒彈如雨點般落下!科隆舊城區開始熊熊燃燒。德軍防空部隊倉促應戰，只擊落了14架轟炸機。
德國方面立即緊急起飛幾千架飛機，可一切爲時晚矣，因爲魯爾工業區距離馬其諾防線實在不遠，盟軍後繼的轟炸機不管不顧，在很短的時間內到達目標上空。
在火光映照下，後續飛來的英軍第3、4、5、6大隊的轟炸機羣很容易地找到了自己的目標區域並投下炸彈。密集轟炸如此恐怖，以致當最後一架英機返航時，從160千米外也可看見科隆燃燒而映照的火光，濃煙更是直衝4600米高空。
盟軍空軍飛行員們從未見過這樣的濃煙，許多人心中久久難以平靜。此次空襲，英軍轟炸機所投炸彈三分之二爲燃燒彈。科隆共有2.43平方千米區域被炸(其中市中心1.2平方千米)，在非居民建築中，3300棟完全被毀，2090棟遭嚴重破壞，7420棟被輕微破壞。在住宅建築中，13010棟被毀，6360棟遭嚴重破壞，22270棟輕微破壞。在空襲中，469人被炸死，10027人被炸傷，410132人無家可歸。空襲過後，近70萬的科隆市民中有110萬左右的居民逃離了該城。