双方组建联合指挥部，陈明仁上将担任联军总司令，南海舰队司令员张元培和林峰担任副司令，参谋长由东海舰队参谋长谢正浩担任。参战部队的主力是台湾海军航母舰队，根据事先设想整个作战计划共分三个阶段：第一阶段的目标是全力消灭日本海上力量，第二阶段由陆军发起登陆作战收复琉球岛屿，最后一个阶段则视情况对日本本土展开空袭作战。
以共和国目前的实力还不具备登陆日本本土的能力，如果强行登陆日本只会将中国好不容易恢复的元气消失殆尽。现在台湾空军也就一百五十架左右，除去本土防御需要能够用于前线作战的飞机大概就一百架，其中可以搭载航母遂行作战的是84架“海东青”四代机。这些飞机将面临日本三百多架飞机，在数量上中国空军处于绝对弱势，唯一占优势的是技术方面中国的武器装备全面领先日本。
1976年10月2日，中国外交部发表声明：为了维护中国领土完整，海军将即日奔赴琉球海域，同时中国将正式恢复琉球群岛的主权，如今琉球一切非中国的军事力量必须在1976年10月3日之前全部撤离，否则中国有权打击一切侵占中国领海领土的军事力量。
在接到中国*府的警告之后，美国第七舰队将琉球一切军备设施和武器全部交给日本军方，然后全部军事人员撤入关岛基地。日本紧接着派出五万名陆军全面接管琉球防御，联合舰队也派出第1、2、3护卫舰队进驻那霸军港。面对日方咄咄*人的武装侵略，中国很快做出反应。
10月3日上午九时，中国航母舰队从基隆军港启程，前往琉球。9时21分航母编队经过钓*岛海域后继续向东航行，孔子号航母指挥室内舰队司令伍世文紧盯着显示屏听着作战参谋的介绍着卫星侦测到的日军最新动态，这时一名参谋人员急急走来，“报告长官，日军大约80架飞机向我编队靠近”伍世文眉头皱了一下，他对日军这一举动有些不解，弄不清日军到底有什么意图。
伍世文仔细考虑一下对身边的参谋说：“命令第一航空小队起飞迎敌，力图全歼这批日军”随着指挥部一声令下21架“海东青”在一架预警机的引领下依次起飞，在航母上空组成编队前往作战领域。9时30分前方预警机发现日军机群并初步确定其方位和距离，随后中国航空部队在预警机的引导下前往拦截。
十分钟后编号01的预警机机载雷达依靠强大的搜索侦查能力先敌一步发现日军，预警机上的指挥员李飞随即下达作战命令：“各编队注意，敌军飞机已经进入我军攻击范围，命令各小队自由攻击争取歼灭这股敌军”
“准备发射远程空空导弹”21架“海东青”在预警机敌我识别系统的指引下寻找各自的攻击目标，首批42枚“闪电式”空空远程导弹已经全部锁定日军飞机，“发射空空导弹”“嗤”42枚导弹同时飞向日军机群。日军先头部队指挥官佐佐木正志得意满的幻想自己击落中国空军的情形，突然机载雷达“嘟嘟”发出已被攻击的警告，顿时将佐佐木的美梦给击碎。
“嗯？纳尼？”佐佐木看着雷达屏幕上不断靠近的亮点，“不好，这是中国人的导弹，各中队注意躲避导弹袭击”日军各机接到命令后赶紧释放干扰弹，并做出紧急规避。战前日方通过各种渠道收集的情报显示中国台湾已经掌握了先进的导弹技术，但是他们估计中国的导弹技术肯定比不上美国，因此佐佐木没有料到中国空军在距离200多公里就进行导弹攻击，这已经是日本机载雷达的极限搜索范围。
很快日军机群就遭到空空导弹的攻击，日军飞行员发现之前一切的干扰手段在中国导弹面前全部失去作用，“轰轰”一阵爆炸声传来，40多枚导弹准确命中目标，日本先头机群一下子损失了一半飞机。佐佐木急急向大本营报告：“我方遭到导弹袭击，现已损失大半空中力量，请求返航”
东京大本营接到前方报告后，反复考虑之后先头部队试探中国军事力量的目的已经达到，随即命令佐佐木全体撤出战区。“各编队独自想办法撤向那霸军港”佐佐木接到大本营指示后随后下达撤退命令。
“报告长官日军向东逃跑”正在预警机指挥作战的李飞随即将日军的最新动态传给后方的编队司令部，伍世文接到前方情报后处于谨慎的考虑命令飞机部队在确定日军退去后也返回航母上，这毕竟是中国海军航空兵第一实战，小心谨慎一些总没有错。中日第一冲突中中国以零伤亡消灭日本40架飞机取得完胜，林峰收到前方捷报感到十分高兴，这次小规模空战也极大提高了台湾空军战胜日本的信心。
