Тем временем в аэропорту города Львова полным ходом шла подготовка к вылету военно-транспортного самолета Ан-26, который должен был доставить в Москву практически все руководство ВВС Прикарпатского военного округа. Вместе с командующим, генерал-майором авиации Е.И. Крапивиным, в столицу летели член военного совета В.М. Доценко, начальник штаба ВВС округа С.А. Волков, жена командующего 40-й армией Бориса Громова и многие другие. С отцом в полет напросились и оба сына командующего — Андрей и Александр. Неудивительно, что пилотировать Ан-26 доверили самому опытному экипажу войсковой части 15956. Командир корабля подполковник Шишковский провел в небе почти 6 тысяч часов, из них 1430 — на левом кресле транспортных «Анов». Пилотировать самолет ему помогал В.В. Быковский, сын знаменитого космонавта Валерия Быковского, недавний выпускник Балашовского ВВАУЛ. Лейтенант Быковский налетал на Ан-26 всего 450 часов, но уже успел проявить себя с лучшей стороны. Квалификация и опыт остальных членов экипажа военно-транспортного самолета тоже не вызывали сомнений. И штурман корабля В.В. Коломиец, и борттехник В.И. Шаповалов, и бортмеханик Р.С. Корейба, и бортрадист Л.В. Бубанов в совершенстве владели своей профессией. Высокопоставленные пассажиры прибыли на борт самолета без опоздания, и в 12.02 Ан-26 вылетел из Львовского аэропорта.
Третьего мая полеты воздушных судов в зоне ответственности Львовского района БС УВД обеспечивала диспетчерская смена под началом руководителя полетов аэропорта Львов Л.А. Квашина. В начале месяца погоду на Западной Украине определяла область низкого давления и связанный с ней теплый фронт, проходивший несколько южнее Львова. Небо над аэропортом плотно затянуто многослойной разорванно-дождевой облачностью, — нижняя кромка ее едва не касалась земли, а верхняя достигала высоты 5—6 км. Видимость в облаках равнялась нулю, и поэтому ответственность авиадиспетчеров за безопасность полетов возрастала многократно. От них зависели жизни сотен пассажиров и членов экипажей самолетов, проходивших через воздушную зону Львовского РЦ УВД. В распоряжении диспетчеров имелся и обзорный трассовый локатор ТРЛ-139, и вторичный локатор «Корень-АС», и обзорный аэродромный локатор ДРЛ-7СМ — в общем, все необходимое для управления движением самолетов в любых погодных условиях.
Эстонский Ту-134 вошел в Львовскую воздушную зону в 12.06 на высоте 7800 м. Экипаж уже приготовился к снижению для захода на посадку в аэропорт Львов и запросил у диспетчера восточного сектора РЦ В.В. Шевченко разрешение занять эшелон 4200 м. Шевченко сначала снижение разрешил, но через несколько секунд приказал командиру Ту-134 снизиться до 4800 м, мотивируя это тем, что им навстречу на высоте 4500 м следует Ан-24. На удалении 25 км от ОПРС (отдельной приводной радиостанции) Золочев самолеты разошлись, и тут же последовало разрешение на дальнейшее снижение до 4200 м.
В 12.11 экипаж Ту-134 узнал от диспетчера, что в районе ОПРС есть еще один встречный самолет, следующий на высоте 3900 м, — военно-транспортный Ан-26 № 26492. Через три минуты после взлета его командир Шишковский вышел на связь с диспетчером подхода П.А. Савчуком и получил от него разрешение занимать эшелон 3900 м на ОПРС Золочев.
Вскоре радисту Ан-26 сообщили с земли, что на высоте 4200 м навстречу «Ану» летит Ту-134 с продольным интервалом 10 км. В 12.12 «борт» 26492 занял указанный эшелон, немедленно доложил об этом диспетчеру и попросил сообщить удаление от ОПРС Золочев.
Диспетчер Савчук, который «вел» Ан-26, ошибся в определении местоположения военно-транспортного самолета на экране радиолокатора. Он принял засветку следовавшего впереди в том же направлении пассажирского Ан-24 за отметку Ан-26 и сообщил, что удаление самолета от приводной радиостанции составляет 65 км (на самом деле оно равнялось 56 км). Не проверив свои расчеты, Савчук поспешил передать военный самолет диспетчеру восточного сектора РЦ Шевченко. А сам через секунду связался с экипажем Ту-134 и произнес роковую фразу: «Восемьсот пятьдесят шестому! Снижение до трех тысяч шестисот к четвертому развороту для захода на посадку курсом триста двенадцать!» Команда была выполнена немедленно.