8月10日11时零5分，日军在运城和开封的雷达站，先后发现有近50架大型重轰炸机，从河南的陕县，大致沿着黄河向东北方向飞行。
12点30分这批目标已过山东的博山、张店地区，飞至胶东半岛。
此时华北方面军将这批空中情况继续向外通报，并命令北平等地的航空部队进行空中警戒，随时准备拦截。
此时关东军司令部也接到了华北方面军司令部发来的敌情通报，但是却并没有重视，关东军航空兵指挥部所有人一致认为，这批疑似美军B－29战机可能是准备飞往日本本土。
但为了保险起见，他们还是命令大连、鞍山以及奉天的守军进行防空，组织战斗机与高炮协同对空作战。
然而由于并没有下达高级别的作战命令，所以这些地方的日军并没有重视，只是向下属部队不痛不痒的传达了上面的意思，从上到下都没有正视这件事情。
比如鞍山的对空防务由第15飞行联队担任，当天该飞行联队长城寺朝一大佐出发至大连周水子机场，检查强击飞行中队的工作。但不知是什么原因，当15飞行联队下令鞍山鸣放警报时，电话一直不通。
因此，大批美军B－29轰炸机经过13个小时的飞行，跨越2120公里后到达鞍山上空，即开始对昭和制钢所投弹。
此时，驻于鞍山腾鳌堡机场临时集成飞行队共20架战斗机的单座“二式”和双座“二式”战斗机仓促起飞，在鞍山上空的外围地区进行拦截。
此外，设防于鞍山附近的高炮第26联队也在听到防空警报之后随即投入战斗，该联队实力较强，共有“八八式”高炮52门，并拥有大量的高射机枪。
但B－29战机却毫不在意，依次进行轰炸，直至14时才返航。
此战鞍山的日军飞行部队共消耗12.7机枪弹约1500发，高炮部队共消耗炮弹近1500发，但均未击中目标。
当日17时零5分，又有6架B－29轰炸了鞍山，一部轰炸了大连，当日夜间23时30分，B－29、B－25计20多架对鞍山再次进行了轰炸。
这一天，B－29轰炸机三次袭击鞍山。
接到鞍山守军的汇报后，关东军司令部不敢怠慢，参谋长笠原幸雄中将亲自至鞍山视察被炸情况。
经调查，昭和制钢所内被命中200公斤类型的炸弹95颗，炼焦炉、烧结炉及附属设备和铁路、通信均遭破坏，修复需1个月以上的时间。
另外厂内被炸死约100人，炸伤约170人。当时该厂每年预定生产钢为125万吨，经此轰炸，约减产30万吨。
笠原在检查空军部队时，指责其通讯中断；对空情况保证不良；起飞的部队没有完成任务，是造成此次被轰炸的主要原因。
于是，经上报关东军司令部之后，撤换了城寺朝一大佐，由土生秀治少将任第15飞行联队长。
同时为了保证鞍山的安全，笠原幸雄随后增调驻东京东郊松户机场的战斗飞行第70战队至鞍山，由土生秀治统一指挥。
此外鞍山的地区防空部队除高炮第26联队及1个野战探照灯大队外，8月12日又从公主岭调来野战高炮第85大队和55、56、57独立野战高炮中队和野战高射机关炮第68、69、70中队，之后又调来1个新编成的野战高炮第88大队，以加强鞍山地区的对空火力。
事实上，这次轰炸之所以能给关东军造成如此惨重的损失，除了守军轻敌大意外，更重要的是关东军没有相对应的反制措施。