庫頁島，又名薩哈林島，早期為中國所有，豐臣秀吉時期日本政府曾派兵佔領該島，44年江戶幕府繪製全國地圖時將其納入日本領土，而89年《中俄尼布楚條約》中規定該島為中國領土，但因清朝政府未在島上正式駐軍，俄國於1洩紀初派遠征隊在上庫頁島北端殘殺土著並修建營舍和開採煤礦，進而在1弛紀末期佔領庫島南部。
同一時期，日本亦在島南設置市集，日俄軍民曾多次發生衝突，後兩國協商瓜分庫頁島。1860年的中俄北京條約簽署，這座相當於兩個台灣島大小的島嶼從主權上正式歸屬沙俄所有，隨後沙俄又與日本簽署《庫頁島千島交換條約》，用千島群島中的18個島嶼同日本交換所佔的庫頁島南部地區，從此庫頁島全部為沙俄所佔據。
1905年，沙俄在對日作戰中失敗，被迫將庫頁島南部割讓給日本，但在狄安娜一世統治時期又重新收回。作為1928年德俄和平條約的條款之一，這座島嶼幾經輾轉又落入德國人手中。
1928年8月初，首批德國海軍陸戰部隊登陸庫頁島，隨後開始與俄國駐軍交接防務，島上的俄國居民和軍隊隨即在德國海軍的幫助下陸續撤離，到10月初，俄國軍民已經完全撤離該島，而島上的德軍官兵也增加到1萬7千多人，另有數量不祥、以漁獵為生的土著居民。
早在8月中旬，德軍便從青島調遣專門的工程部隊登陸庫頁島，並選定中部和南部四處地形、地勢較為理想的區域修建大型軍用機場，因為使用了推土機、壓路機等機械化工具，四座機場均在較短時間內完工。
儘管德日不久便開始了土地換土地的談判，但大批德國戰機還是陸續進駐島上機場，其中一部分是直接從青島基地飛來，另外一些則是通過船運從德國本土直接運來。此外，從德國本土增調的61個防空炮兵連和一批雷達設備也在10月之前陸續抵達。並在各機場、港口部署了嚴密的防空火力網，按照日本諜報部門的描述「1德軍正在為永久佔據這作島嶼而全力以赴，絲毫沒有將其用於交換孟加拉灣沿岸土地的打算」。
對於諜報部門提供地情報，日本軍部也給予了相當的重視，在「名古屋慘案」發生之後，由於德國政府緊急宣佈終止談判並召回全部駐日外交人員，日本軍方一度將此看作兩國即將交惡的訊號。於是重新將先前制定的「鐵騎作戰方案」提上議事日程。該方案頗為類似於1904年末日俄戰爭中的旅順戰役，即利用海參威、庫頁島遠離德國本土這一特點以陸海軍突然進攻的方式迅速奪取這兩處戰略要地，由於日軍先遣的評估中認為德國至少要半年時間才能鞏固海參威和庫頁島兩處基地，因此「鐵騎作戰方案」最初只準備投入聯合艦隊主力、1個陸軍師團和部分海軍陸戰隊。
10月中旬，因入侵大洋州和侵華戰爭而建立的日軍大本營綜合最新情報對「鐵騎作戰方案」進行了修改，在最高統帥昭和天皇和總參謀長閒院宮載仁親王地親自參與下，新方案準備投M個陸軍常備師團和1個航空軍，海軍方面投入包括「蒼龍」、「翔鶴」、「瑞鶴」三艘航空母艦在內的聯合艦隊主力以及8千名海軍陸戰隊員，並在開戰之後投入至少52艘潛艇用於封鎖黃海和日本海。根據這份方案，擁有絕對人數優勢的日本陸軍將從朝鮮和中國東北進攻海參威。海軍陸戰隊和本土陸軍部隊的任務則是在海軍的協助下在庫頁島登陸。
正在日本政府和軍隊內部為是否執行「鐵騎」以及何時執行的問題爭論得不可開交之時。兩個非常重要的情況使得這個爭論又一次被暫時擱置到了一旁，一是德國同意重新開啟先前中止的談判，條件是日本政府懲治兇手和失職的憲兵官員。並賠償死傷者共計1000萬日元的撫恤金，這兩個要求均在日本政府地可接受範圍內；二是關東軍在短短一個月地時間內即迅速侵佔了中國東北三省的大部分地區，中國東北軍不予抵抗便退入關內，而德國政府也出人意料的沒有進行干涉，大喜過望地日本政府便以為這是德國人準備放棄遠東的一個訊號，於是將主要注意力轉移到對德談判和鞏固中國東北上，原本準備集結起來的陸海軍部隊很快各自返回駐地。
外交官們在談判桌上爭取盡可能多的時間，德國遠東派遣軍和太平洋艦隊也在緊鑼密鼓的進行著最後的準備，而一個非常重要的事件，就是由德皇親自下達命令。駐海參威和庫頁島的空軍部隊從11月20日開始對日本重要的本土軍事目標進行偵察。
執行首次偵察任務的，是3架安裝了航空雷達、偵察照相機和無線電偵聽設備地道尼爾III型超遠程轟炸機，為此德國遠東派遣軍總指揮部還特意挑選了3組經驗最為豐富的機組人員，3位機長都參加過1924年德美戰爭中的對美轟炸和幾個月之前針對海參威的轟炸行動，戰時總出勤次數均超過125次，這在德國航空部隊中已經是非常高的記錄了。
從挑選機組成員到進行周密的安排和準備，預定的日期很快就到來了，從長期以外交官身份在日本從事氣象資料收集工作的德國氣象專家那裡傳來好消息，最近兩天日本大部分地區都是晴朗的好天氣。雖然此時已經是初冬，但預計能見度相當好。
凌晨4時整，庫頁島中南部3號軍用機場主跑道末端，伴隨著庫拉庫拉地低沉發動機聲和陣陣清煙，兩架超級轟炸機的三葉螺旋槳紛紛開始轉動。由於此次執行的是高空偵察任務，而且這裡到東京的距離還不到1000公里，因此三架轟炸機無須攜帶炸彈或是多餘燃料，只是在投彈艙位置安裝了三台專門用來進行高空偵察的萊卡27式航空照相機，無線電報室也進行了簡單的改裝，加裝一台無線電偵聽設備並配備一名專門的無線電監聽員，使得機組成員總數達到12名。即正副駕駛、領航員、投彈手兼前射機槍手、機械師兼機背炮塔操縱者、無線電報員兼救護兵、雷達操作員、4名機槍手和1名額外的無線電監聽員。
凌晨4時零5分，編號為171-022地道尼爾III型轟炸機率先飛離地面，它將前往本州上空進行偵察，3分鐘之後，編號為171-051轟炸機也起飛了，它的目標是更遠的四國；幾乎在同一時間，編號6-019的道尼爾III型從海參威的2號軍用機場起飛，目標是日本的九州島。
10分鐘之後。三架轟炸機陸續消失在己方警戒雷達的監測屏幕上，這些新式陸基雷達被部署在海參威和庫頁島的制高點以及海岸附近，正常情況下能夠監測到40公里外地飛機和10公里外的艦船，戰時將為己方戰鬥機提供寶貴的預警時間，因而德國在遠東的三處基地均部署了特別監測部隊，其中膠州灣沿岸部署有7台「先知II」型雷達和5台早期的「先知I」型，海參威基地部署有5台「先知II」，庫頁島部署有11台「先知II」。
當地時間4點45分，三架轟炸機終於「脫離」了己方空中預警的監測範圍，其實德國空軍目前的預警飛行器還算不上專門的預警機。而是利用加裝了機載雷達的飛艇或是道尼爾II型、III型轟炸機在基地附近進行留空警戒。警戒飛艇的滯空時間較長，但受天氣影響較大，道尼爾轟炸機作警戒飛行最多可在空中滯留20個小時。並可將基地地警戒距離向前推進大約150-200公里。
5點整，轟炸機171-022和171-051組成地雙機編隊飛過日本北海道首府札幌上空，飛機上的儀表顯示，兩機正以450公里的時速在1萬米地高空飛行，這種高度日本人只有自己的5英吋防空炮的炮彈才能企及，在非戰爭時期，驅逐不明身份的外國偵察機通常是依靠戰鬥機而不是密集的高炮火力。經過對德俄戰場上繳獲的日制戰機及其發動機進行分析，德國人清楚的知道日本人的增壓發動機究竟到了何種程度，正如專家們預料的那樣，此時任何一架日本戰鬥機都不能飛到8500米以上的高度。想要突破這個限制，發動機技術是首要因素。
在兩架轟炸機上，雷達操作員們目不轉睛地盯著機載雷達的屏幕，只要30公里範圍內有一架日本戰機升空，他們的雷達就能探測出來，而投彈手也密切注視著他的瞄準器，或許地面上的防空警報聲他不能聽到，但是探照燈的光柱是無論如何也逃不過他的眼睛的。然而，在從北海道上空飛過的半個小時裡。地面上始終是一片漆黑，也沒有一架戰機升空，日本地「北門鎖鑰」竟然空中門戶大開，驚訝之餘，德國統帥部對於日本的本土防空力量有了更加清楚的瞭解。
如果說北海道在日本諸島中算是較為偏僻和原始的話，那麼狹長的「日本原本之土地」——本州島就是不折不扣的中心繁華地區了，這裡既是日本的政治中心，也是日本經濟、工業的核心區域，國民經濟總產值的百分之九十集中於此，東京灣、大阪灣以及瀨戶內海地區均為重要的工業區。
東京自是不用多說，皇室、政府、陸軍大本營都在這個心臟地帶，而位於東京灣沿岸的橫須賀海軍基地是日本聯合艦隊的主要母港之一，也是日本海軍的大本營所在地。
東京時間早上5時30分，距離日出時間還有將近1個半小時，正是一天裡最為黑暗的時候，帶著極為輕微的轟鳴聲，德國轟炸機171-022悄然飛臨東京上空，高度依舊保持在1萬米左右，此時東京正在酣睡，地面上一片沉寂，黑暗中德機也無法進行空中拍攝，所以只是在附近盤旋。最後還是守衛皇居的士兵聽到了從空中傳來的奇怪聲音，並向上級匯報了這一情況，日軍這才警覺起來。5點42分，東京警備司令部下令打開探照燈，然而日軍使用的三種探照燈——90厘米、110厘米和150厘米探照燈的作用距離僅有4000米、6000米和8000米，根本無法用肉眼觀察到1萬米高空的德國轟炸機，而防空用的聽音器也無法對如此距離的飛機進行定位，地面上的日軍只能乾瞪眼，而德國轟炸機上的觀測員卻毫不客氣的將日軍探照燈的大致數量、部署拍攝下來，根據無線電監測員的監測結果，日方在整個過程中並未使用無線電探測設備。
5點47分，171-022的機載雷達發現四架日本戰機從東京西郊升空，但對方正如預料的那樣無法飛到道尼爾III型轟炸機的高度，由於既無機載探照燈又無開火的許可，這些飛機唯一的作用便是從聲音上判斷東京上空的確有一架飛機在飛行。
5點50分，171-022離開東京上空向南飛行，等抵達橫須賀軍港上空時，天剛濛濛亮，機載雷達探測到了軍港內停泊的大批艦隻開始移動，同時還有眾多日本戰機升空企圖攔截，但它們仍未能對這架高空飛行的德國轟炸機構成實質性威脅。在光線有限的情況下，171-022勉強拍攝了一組橫須賀軍港的圖片，隨後掉頭飛回東京上空，又在那裡拍攝了另外一組照片，這時地面上的日軍終於能夠通過望遠鏡看到這架灰色的飛機了。——6點43分，天已大亮，171-022在一大群日本戰機的目送下向西南方向飛去，而前往四國的和前往九州的兩架轟炸機就沒有這樣好的「待遇」
了，它們前前後後對十多座日本城市和軍事基地進行了拍攝，但整個過程中地面上的日本人顯得相當平靜，只是到了上午7點左右，日軍才突然發了瘋似的派出大批戰機升空，但兩架德機很快便心滿意足的離開了。
當天上午，日本外交部向德國政府提出嚴重抗議，但德方的解釋是那三架德國轟炸機在青島與庫頁島之間飛行時「迷航」了，因此才誤入日本領空，在此後的一段時間裡，德國轟炸機頻頻「迷航」，日方雖想盡辦法進行截擊和驅逐卻始終收效甚微，這讓德方掌握了日軍既無實用雷達、本土防空力量亦十分有限的弱點，其夜間防空的孱弱更是被德軍選為日後空襲的突破口。