早在“直射计划”尚处于酝酿阶段时，哈里斯便已率领英国的战略航空兵发动了直指德国本土的鲁尔轰炸战役。鲁尔区是德国最重要的工业区，空袭该地区对破坏德国的军工生产可产生重要影响。战役开始于1943年3月5日，当夜，英国轰炸航空兵共出动442架飞机轰炸了鲁尔区内的埃森。这里是德国最大的军工生产企业克虏伯的所在地。
在茫茫夜色之中深入德国本土作战，最大的困难莫过于准确找到预定突击目标。为此，英军在1942年的作战中，始终致力于改进导航技术，经过一年多的研制，终于将更为先进的“欧波”导航技术用于对德国的夜间轰炸作战。5日夜，英国本土的气象条件并不好，浓雾迷漫着英伦三岛并一直延伸到英吉利海峡上空。这对第一次在实战中使用的“欧波”导航系统是一个严峻的挑战。
计划规定，进攻开始时间为3月5日21时。飞在最前边的是8架装有“欧波”导航系统的“蚊”式飞机，它们以克虏伯的工厂为瞄准点，首先投下红色标志弹，为后面的目标指示飞机和主力飞机指示地面目标，提供瞄准点。第二批引导飞机应在第一批飞机之后3分钟到达目标上空，第三批引导飞机则在进攻开始后7分钟到达目标上空。最后一批负责投掷红色标志弹的“蚊”式飞机到达目标上空的时间为21时33分。作战计划规定所有投掷红色标志弹的机组无需搜寻地面目标，只需根据“欧波”导航系统指示器的指示将红色标志弹盲投下去。为了加强对地面目标的标识，英军又专门抽出22架重轰炸机担任目标指示飞机，负责投掷绿色标志弹。这些目标指示飞机没有装备“欧波”导航设备，因而以红色标志弹为瞄准点，目视瞄准，投下绿色标志弹。
担负主攻任务的轰炸机部队被分为相互衔接的3个波次。第一波由“哈里法克斯”式轰炸机组成，进攻开始后2～20分钟内进行突击；第二波由“惠灵顿”式和“斯特林”式轰炸机组成，进攻开始后15～25分钟内进行突击；第三波由“兰开斯特”式轰炸机组成，进攻开始后20～40分钟内进行突击。根据作战计划的要求，主攻部队以红色标志弹为主要瞄准点进行瞄准轰炸，在无法看到红色标志弹的情况下，可根据绿色标志弹瞄准轰炸。
3月5日傍晚，422架飞机按照任务区分，分别从英国不同的机场陆续起飞。因机械故障、操纵失误等原因，有56架轰炸机在到达目标前被迫返航。
20时58分，英军第一架装有“欧波”导航装置的“蚊”式飞机投下了第一批红色标志弹。21时03分，第一架负责投掷绿色标志弹的目标指示飞机也开始投弹。尔后，担负轰炸任务的主攻部队开始陆续进入攻击。由75架“哈里法克斯”式轰炸机组成的第一攻击波，除5架轰炸机提前或推迟进行攻击外，其余70架轰炸机都在预定时间内实施了轰炸。由141架“惠灵顿”式轰炸机和“斯特林”式轰炸机组成的第二攻击波中，有106架轰炸机在预定时间内完成了轰炸。第三波次是由121架“兰开斯特”式重轰炸机组成，其中86架轰炸机按预定计划实施了投弹。破坏区处于市中心，这里约有160英亩的区域被夷为废墟。克虏伯的工厂也遭到严重破坏，其中I3幢克虏伯工厂的最主要建筑物被摧毁或严重破坏，至少有53个车间受到不同程度的影响。英军轰炸航空兵在这次作战中共损失飞机14架，另有38架飞机受伤。
在整个鲁尔轰炸战役期间，英军曾多次空袭埃森，在5次主要突击中，英军出动了2070架次。此外，英军还突击了鲁尔区内的杜伊斯堡、科隆、杜塞尔多夫、多特蒙德和波鸿。在对鲁尔区这几座城市的16次最主要的突击中，英军出动了7911架次。这次空中进攻战役的作战范围实际上并不局限于鲁尔区，英军还先后突击了德国的柏林、慕尼黑、斯图加特、纽伦堡，法国的洛里昂，意大利的都灵、拉斯佩齐亚，波兰的斯德丁，以及捷克斯洛伐克的比尔森等城市。在整个鲁尔轰炸战役期间，英军共出动飞机1.8万余架次，共损失飞机872架。
哈里斯希望通过摧毁德国最重要的城市来打击德国人的抵抗意志，从而使战争尽早结束。为了实现这一既定目标，在“直射计划”开始后，他首先选定了汉堡。
汉堡是德国第二大都市，也是整个欧洲最重要的港口城市，当时人口175万。汉堡有生产飞机零部件的工厂、生产各种发动机的工厂以及炼油厂。此外，这里还是德国最大的潜艇生产基地。
哈里斯选择汉堡作为第一个打击目标的另一原因是，汉堡的地形比较适合英军轰炸机新装备的机载HZS雷达领航装置对目标进行识别。汉堡在德国最北端，是距离英国较近的一个重要城市。易北河从汉堡城内贯穿，将城区一分为二。汉堡所有的潜艇工厂、飞机零部件工厂、炼油厂和大多数发动机工厂，以及储存军用物资的码头仓库都集中在易北河南岸。汉堡城的政治、经济和生活区都座落在易北河北岸。这个城市横跨河流并靠近海岸，易于从空中识别，或从HZS雷达屏幕上分辨。
在汉堡战役之前，英军轰炸航空兵已对汉堡进行过98次突击。早在1942年5月，哈里斯策划第一次“千机轰炸”时，首选目标就是汉堡。英军为此制定了详细的作战计划，当时科隆只是备份目标。然而，到1942年5月底，汉堡地区一直浓云密布，哈里斯被迫改而决定突击科隆。
德国人一直未放松对汉堡防空力量的建设，在距市中心半径32公里的区域内，建立起严密的对空防御火力网。1943年7月，在汉堡及其周围地区，德军共部署了54个重型高炮连、24个探照灯连和3个发烟队。
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。
