二月十二日的「傳單轟炸」所產生的效果是相當顯著的，可是與其他的所有宣傳攻勢一樣，宣傳效果是很難迅速表現出來的，而是需要一定的積累，需要時間，更需要讓接受宣傳的人逐漸認清本質。因此，宣傳效果不可能立即就顯現出來，而是在接下來的數日，數個月之內才逐漸產生作用。
按照首相的吩咐，羅雲沖在戰區司令部裡專門成立了一個前線宣傳機構，全權負責對美的戰爭宣傳工作。當時，後方一共送來了十台印刷機，以及相應的印刷工人。羅雲沖專門安排了兩名少校級的參謀軍官，從陸戰隊抽調了一個工程營負責協助印刷傳單。這十台機器如果日夜不停的運轉的話，一天可以印刷大概150萬份傳單，大概裝滿四架轟炸機的彈艙，這樣平均每十天就能進行一次「傳單轟炸」了。
在讓人加緊印製傳單的同時，第二階段的戰略轟炸行動在二月十五日正式開始。此時，已經不存在戰略方向上的問題，整個第二階段的戰略轟炸都以打擊美國東北沿海地區的大城市為主。二月十四日的時候，第二特混艦隊，以及第1支援艦隊的三分之一的護航航母已經到達了預定的作戰海域。在接到了郝東覺發回的電報後，羅雲沖在當天晚上就下達了在次日出擊的作戰命令。
這次羅雲沖選擇的目標是紐約，在成功轟炸了波士頓之後，轟炸紐約成為了必然的選擇，而且紐約是美國東北部大城市帶裡的核心城市，也是美國最大的城市，既然第二階段的戰略轟炸以美國東北部地區的大城市為主要打擊對象，那麼紐約就是首當其衝的頭號打擊目標了。
與上次轟炸波士頓不一樣，很難達到突然性。而且在波士頓遭到了毀滅性的打擊之後。美國已經加強了紐約的防空力量，同時加強了對南部與東部方向上的監視力量。轟炸機群要向直接突擊紐約，這幾乎是不可能的事情。另外，美國防空部隊也已經知道了轟炸波士頓地轟炸機群是從海面上空進入的，因此特別加強了對東部海域的監視與巡邏力量，而龐大的轟炸機群很難避開所有的美國偵察與巡邏機。
在確定飛行航線上，羅雲沖的選擇餘地並不大。當時，只能將航線盡量設計的離美國海岸線遠一點。而情報部門提供的美國偵察與巡邏機的監視範圍是250海里。羅雲沖設計的轟炸機飛行航線距離美國本土至少300海里。雖然這可以避開大部分地美國巡邏機。達到隱蔽接近的目的，甚至可以避開大部分的美國防空戰鬥機，但是新的問題同樣突出，那就是轟炸機群往返飛行的距離增加了大概800海里，如果遭到了攔截的話，那麼總航程肯定還會有所增加。
紐約幾乎就在「鵬」式轟炸機滿載彈藥時的最大打擊距離上。要提高航程，就只能多帶燃料，少帶彈藥。經過計算後，要保證轟炸機有足夠的燃料返航，就只能帶5噸燃燒彈。多帶4噸航空汽油。而少帶燃燒彈的直接後果就是降低了轟炸效率。如果同樣出動1000架「鵬」式轟炸機的話。那麼一次只能投下大概5000噸燃燒彈，這最多保證摧毀曼哈頓一半的地區，也就是大概紐約核心市區四分之一左右。這樣就至少需要組織四次轟炸行動。
經過反覆考慮後。羅雲沖決定一次出動所有的「鵬」式轟炸機，即150個中隊，1800架轟炸機，一次性投下9000噸燃燒彈，這基本上能夠確保摧毀紐約一半的市區面積了。設計地轟炸時間是在下午，這樣就至少要安排18個中隊，超過600架的護航戰鬥機。當時第二特混艦隊可以提供9個中隊的護航戰鬥機，加上第1支援艦隊裡的15艘護航航母上攜帶的10個中隊的戰鬥機，如果不考慮艦隊本身的防空問題的話，足以滿足需求了。
在得到了郝東覺的肯定答覆。艦隊可以為轟炸機群提供至少15個護航戰鬥機中隊之後，羅雲沖最終確定了轟炸方案。出動1800架轟炸機，編成15個小編隊。這樣，每個編隊至少可以得到一個中隊地護航戰鬥機的掩護。當然，要組織15個編隊同時進行轟炸，這仍然是一項極為棘手的事情，可當時羅雲沖找到了一個巧妙的解決辦法。
第二特混艦隊擁有的不僅僅是護航戰鬥機，每艘航母上還有12架偵察機呢。而這些偵察機都已經在實戰中證明了其性能是足夠可靠的，而且具備引導轟炸機對付打擊敵艦隊的能力。那麼，能不能由偵察機引導重型轟炸機打擊敵人的地面目標呢？羅雲沖提出了這個想法後，就直接詢問了郝東覺。
當時，郝東覺也沒有多大的把握，畢竟戰略轟炸機部隊屬於陸軍編制，而艦載偵察機屬於海軍編制。陸海兩軍用的通信頻道，通信密碼都是不一樣的，而且之前還從來沒有用過艦載偵察機引導重型轟炸機作戰的戰例呢。不過，在經過了一番理論研究後，郝東覺也認為這個辦法可行，而且這是擴大艦載航空兵任務範圍，提高艦隊利用率，證明艦隊的位的一種有效手段。
在羅雲沖策劃轟炸行動的時候，當時還在百慕大群島附近活動的第二特混艦隊就與戰略轟炸機部隊進行了幾次協同訓練，主要的訓練科目就是艦載偵察機與轟炸機的通信聯絡，以及引導轟炸機進入目標上空的能力。當時訓練的對象就是百慕大島，轟炸機在距離百慕大島大概300海里處與偵察機通信聯繫，然後由偵察機提供航線數據，並且由偵察機在前面領飛，在到達了目標上空後，偵察機再發出轟炸信號，隨即脫離編隊，由轟炸機單獨轟炸。
經過了反覆數次訓練與演習後。最終確定了這種辦法的有效性，而當時遇到的主要問題仍然是通信困難，這個問題很快就由工程師解決了。「偵察鷹」上沒有足夠的空間再安裝第三部電台，而且戰術飛機上使用的電台對體積與重量的要求很高，因此工程師就在「鵬」式轟炸機上安裝了一部專門用來與偵察機通信地電台，並且留出了二十多個通信頻道。這樣，就可以保證每個機群都有一個單獨的通信頻道與引導偵察機聯繫，而各機群之間不存在著通信干擾的問題。
因為當時沒有足夠的備用電台，只能對每個機群裡的三架轟炸機進行改裝。而這三架轟炸機就是領隊長機。按照以往的實戰來看，在轟炸機群進入目標上空之前，同時損失三架領隊長機的可能性為零，因此只要保證有一架領隊長機能夠與偵察機聯繫上，就能保證機群準確的到達目標上空。
這是當時的最後一個問題，而且正是在這些問題解決之後，在隨後的所有轟炸行動中，艦載偵察機都扮演著同樣的作用。而且隨著越來越多的艦載偵察機參加轟炸行動，以及由艦載戰鬥機擔負護航工作，後來還演變出了更多的戰術。比如由艦載偵察機引導艦載戰鬥機攔截美軍的防空戰鬥機。最重大的一次戰術變革也是在後來的轟炸行動中誕生的。那就是由艦載偵察機與艦載戰鬥轟炸機組成防空壓制部隊，採取主動進攻的方式來為轟炸機群護航，而這將是航空戰術地一次飛躍性發展。當然。這些都是後話了。
二月十五日上午八點，轟炸機群陸續起飛。這次，轟炸機群要首先飛行大概3200公里，才能夠到達目標上空，返航的時候，飛行距離甚至會達到3500公里。「鵬」式轟炸機在滿載情況下的巡航速度是每小時480公里，而在投掉炸彈之後的巡航速度是每小時530公里。算上投彈所需要的時間，整個轟炸行動將持續至少13個小時，也就是說，在八點起飛的轟炸機。要在夜間九點才能夠返回機場！
長時間的飛行對飛行員的體力是一次嚴峻的考驗，別說駕駛飛機，就連汽車司機在連續駕駛6個小時之後都極容易疲勞。而在此之前，轟炸機的飛行時間一般都控制在10個小時之內，而且還必須得由兩名飛行員輪換駕駛。之前就有人提出應該安排一名額外的飛行員，三人輪換駕駛，甚至在飛機上設置一張床鋪，讓飛行員在飛行途中可以睡上幾個小時。可是這個提議沒有得到採納，一是沒有足夠的飛行員。二是改裝上千架飛機的工作量太大。
轟炸機群在出發後，將首先向東北方向飛行，前半程由部署在巴哈馬群島上的護航戰鬥機伴隨飛行，在到達了百慕大群島海域後，將由部署在百慕大群島上地岸基護航戰鬥機伴隨飛行。一直到達了第二特混艦隊與第1支援艦隊上空之後，才由艦載護航戰鬥機接替。也就在這裡，轟炸機群將轉向朝紐約飛行，這是投彈之前的最後一段航線。
第1編隊的轟炸機大概在下午四點半到五點之間到達紐約上空。下午，紐約地區的風是從陸地向海洋吹的，因此將首先轟炸長島以拉瓜迪亞機場為中心的目標，然後轟炸向西進行，最後轟炸的將是哈德孫河對岸，屬於賓夕法尼亞州的澤西城。整個轟炸行動將持續大概三個半小時，最後一批轟炸機將在天黑之後進入，而此時第一批進入的轟炸機群已經在返航線路上飛行了1500多公里了。
機群出發後，羅雲沖就在焦急地等待著消息。上午十點過，第7編隊裡的三架轟炸機因為故障返回了機場上空。因為轟炸機都是滿載起飛，而最大起飛重量肯定比最大允許著陸重量高得多，這三架轟炸機在降落之前必須要首先放掉多餘的燃料。機場上也是一片混亂，地勤人員，消防隊員，救護人員都出動了。萬幸的是，三架轟炸機都只有一台發動機出了問題，還勉強能夠在空中盤旋，不然的話就得緊急迫降，到時候很有可能機毀人亡。
收到這條消息後，大部分參謀都認為這不是好的徵兆，可羅雲沖並沒有放在心上，每次轟炸都會有那麼幾架轟炸機因為故障而半途返航，如果情況糟糕的話，甚至有可能出現墜機的惡**故，這次也只是三架轟炸機出了故障而已。可是到了十一點半，最後一批轟炸機起飛之後，已經有11架轟炸機因為故障而半途返航了，其中有4架緊急迫降，一名飛行員在迫降死犧牲，12名機組成員負傷，而且有2架迫降的轟炸機著火，機上的幾十噸航空汽油，還有幾噸燃燒彈，差點就導致兩座機場被「燒燬」，消防隊員用了近十個小時才撲滅了大火，清理出了跑道，而此時離轟炸機群返航也只有兩個多小時了。
這樣的事故幾乎在每次轟炸行動中都會發生，羅雲沖已經多次聯繫哈飛，要哈飛解決轟炸機上的技術缺陷，可問題不是一朝一夕就能解決的。當時「鵬」式轟炸機的最大問題仍然在發動機上，因為發動機過熱而發生的事故佔到了總事故的八成以上。如果在平時，這足以讓所有的「鵬」式轟炸機都停飛了，可是在戰爭時期，這點問題還不足以讓部隊停止行動。而且哈飛也正在想辦法解決問題，並且承諾在29年提供的轟炸機上將解決這個最大的難題，並且陸續對已經裝備的轟炸機進行相應的改進。
羅雲沖不關心哈飛的承諾，他關心的是自己的部隊。下午兩點，羅雲沖收到了百慕大群島的航空兵指揮中心發來的電報，轟炸機群已經成功的與艦載護航戰鬥機，艦載偵察機會合，正在朝目標飛去。因為艦隊要保持隱蔽航行，所以在完成護航任務之前不會發出電報，這將是在收到轟炸機群發回的轟炸報告之前，羅雲沖收到的最後一份消息！