Вечером 11 февраля, уже после совещания с Галландом, командиры эскадр провели инструктаж своих пилотов. Всему личному составу было запрещено до следующего утра покидать расположение, а чтобы исключить любые неожиданности, вокруг выставили специальную охрану.
В 22.45 11 февраля немецкие корабли покинули Брест, причем выход был задержан на три часа из-за неожиданного налета британских бомбардировщиков. При этом английские подлодки, находившиеся на дежурстве в районе Бреста, не заметили выхода кораблей.
12 февраля над Ла-Маншем шел дождь, висела низкая облачность, видимость у поверхности воды не превышала одной мили. Однако над французским побережьем стояла хорошая погода, позволявшая спокойно взлетать и садиться. В 08.14 с аэродрома Абвиль взлетели первые самолеты прикрытия – четыре ночных истребителя Bf110. Они встретили корабли в 08.50 севернее Шербура и заняли позицию по их левому борту, то есть со стороны Англии. С этого момента операция «Удар грома» фактически и началась.
В 09.25 операторы британских РЛС засекли на малой высоте над Ла-Маншем небольшие группы самолетов, но приняли их за обычное прикрытие спасательных катеров. В 11.00 операторы радаров доложили командованию, что немецкие самолеты действуют в весьма ограниченном районе, который смещается в северо-восточном направлении со скоростью 20–25 узлов. В 11.25 с аэродрома Хоукинг, чтобы провести разведку в том районе, поднялась пара «Спитфайров» из 91 Sqdn. RAF. Спустя десять минут их пилоты обнаружили корабли и передали об этом по рации. Это сообщение было перехвачено немцами, и о нем немедленно доложили Галланду. Однако тот не стал отменять режим радиомолчания, ожидая дальнейших действий англичан.
Как и предполагал Галланд, разрабатывая план операции, британское командование реагировало очень медленно. В 12.50 флот находился уже на траверзе мыса Гри-Не, то есть практически в самом узком месте пролива Паде-Кале, но еще ни разу не был атакован противником. Лишь в 13.16 по кораблям открыли огонь береговые батареи, расположенные в районе Дувра. В 13.19 английские торпедные катера атаковали немецкие эсминцы и торпедные катера, прикрывавшие основные силы флота со стороны Англии. Истребители III./JG26, патрулировавшие в тот момент над кораблями, получили приказ не вмешиваться и не открывать огня по катерам противника.
В 13.20 с аэродрома Мейдстон взлетели шесть торпедоносцев «Свордфиш» TB.I из 825 Sqdn. FAA во главе с командиром эскадрильи лейтенант-коммендэром Юджином Десмондом (Eugene Esmonde). Их должны были сопровождать пять истребительных эскадрилий, однако к точке сбора прибыли только десять «Спитфайров» Mk.VB из 72 Sqdn. RAF. В 13.34 орудия крейсера «Принц Евгений» открыли огонь по приближавшимся торпедоносцам. В течение последующих пятнадцати минут «Фокке-Вульфами» и зенитным огнем с кораблей все шесть «Свордфишей» были сбиты, ни одна из сброшенных ими торпед не попала в цель, а из 18 человек их экипажей спаслись только пятеро. Среди погибших летчиков был и Эсмонд, который в конце мая 1941 г. принимал участие в потоплении немецкого линкора «Бисмарк».
В 13.50 Галланд отменил режим радиомолчания и разрешил истребителям изменять высоту полета, исходя из конкретной тактической обстановки. В 14.25 немецкие корабли вышли за пределы радиуса действия британских РЛС, и англичане теперь могли только догадываться об их местонахождении. Авиационная же разведка была крайне затруднена плохой погодой и действиями истребителей Люфтваффе.
В 15.30, подорвавшись на мине, застопорил ход флагманский линкор «Шарнхорст». Подошедший эсминец Z29 снял с него вице-адмирала Цилиакса и оберста Ибеля вместе с их штабами. Оставшиеся корабли получили приказ двигаться дальше, не дожидаясь «Шарнхорста». После 15.50 немецкий флот атаковали несколько групп бомбардировщиков и торпедоносцев. В 16.44 то же самое попыталась сделать флотилия старых эсминцев из Дувра, но все было безрезультатно.
В 19.35 окончательно стемнело, но активные действия авиации прекратились еще раньше – в 17.40, когда последние истребители II./JG26 приземлились на аэродроме Абвиль. Несмотря на то что в 20.35 линкор «Гнейзенау» также подорвался на мине, основные силы флота к полуночи достигли устья Эльбы. На следующее утро в 10.30 туда же прибыл и «Шарнхорст».
В течение 12 февраля истребители Люфтваффе и корабельные зенитчики сбили двенадцать бомбардировщиков «Хемпден» и «Бленхейм», шесть «Свордфишей», шесть «Харрикейнов» Mk.IIB из 1 и 607 Sqdn. RAF, восемь «Спитфайров» Mk.VB из 19, 41, 118, 129, 234 и 401 Sqdn. RAF, а также четыре двухмоторных истребителя «Уэрлуинд» Mk.I из 137 Sqdn. RAF. Четырнадцать летчиков-истребителей погибли, а трое попали в плен. Еще два «Спитфайра» столкнулись в облаках и один пилот погиб.