在“草原烈火”行動初期階段，美軍企圖首先摸清利比亞指揮機構、防空軍部隊和兵力行動變化情況，探查在美軍預期突破方向上的利比亞防空系統無線電電子設備全天不同時間的工作規律，明確利比亞空軍基地導航設備工作規律。此外，考慮到航空兵在夜間戰鬥條件下的行動特點，提前標註將要打擊的目標，制訂突擊航空兵飛行路線，確定明顯地形地標。美軍決定使用第6艦隊艦載殲擊機和F-111殲擊轟炸機發動“黃金峽谷”空襲行動，在1986年4月12日至14日行動前的準備階段，部署在英國境內空軍基地的F-111殲擊轟炸機完成了約20架次從基地到亞速爾群島的飛行演練任務，主要練習航行時的空中加油和進入既定作戰地區後對預定目標實施炸彈襲擊的科目。美軍***計劃出動150架飛機參與“黃金峽谷”行動，其中突擊編隊約由30架F-111、A-6、F/А-18殲擊機組成, 加油機編隊由不到30架KC-10、KC-135空中加油機組成, 行動保障飛機編隊由不到100架飛機組成，主要是：E-2C“鷹眼”預警和指揮機、EF-111和EA-6B“徘徊者”電子幹擾機、A-7和F/А-18防空設備火力壓制戰機、F-14和F/А-18掩護殲擊機、A-6和F/А-18佯攻飛機。
在“黃金峽谷”空襲前夕，準備階段內所有主要措施都已經全部完成。美軍飛行員還在最大程度地接近實戰條件下，進行了行動預演，利比亞防空系統無論是對美軍司令部，還是對即將參加空襲行動的美軍飛行員來說，都已不再有任何秘密了。
美軍此次行動的主要意圖是，使用數量不多的突擊飛機，在夜間利比亞方面比較麻痹的時候發起行動，超低空飛行，通過利比亞防空導彈部隊雷達場和火力系統盲區，突然而秘密地接近早已選定的攻擊目標，使用破片式航空炸彈和集束炸彈（當時剛研制出的高精武器），對地面目標實施集中精確打擊。行動時，美軍特別組織第6艦隊特種飛機編隊和其他兵力，全力協助突擊編隊成功、安全突破利比亞防空系統
1986年4月14日21點至21點30分，美軍24架F-111殲擊轟炸機、5架EF-111電子幹擾機、18架KC-135型、10架KC-10型空中加油機，從英國本土起飛。由於法國和西班牙政府拒絕開放空中走廊，美英戰機無法直接通過，只好經比斯開灣，沿葡萄牙沿岸、直布羅陀海峽、地中海中部飛抵的黎波裏地區，行動後原路返回。當時，很少有軍事專家會預測到F-111殲擊轟炸機能在空中多次加油，順利完成如此遠距離的飛行“馬拉松”，僅此壹點就似乎是絕對不可能的。事實上，美軍F-111殲擊轟炸機飛行員在1986年4月“黃金峽谷”行動中，創造了飛行耐力方面的世界紀錄，要知道，僅在F-111戰術轟炸機狹窄的座艙中停留14個小時就已經是非常了不起的成績了。F-111殲擊轟炸機編隊在飛抵利比亞沿岸200-300公裏時，開始降低飛行高度，直至100米以下，之後分散行動。6架F-111以50-60米的超低空飛行，順利地從利比亞防空導彈部隊雷達場和火力系統的缺口中滑進，從南部方向對貝西納軍用機場和的黎波裏市阿普皮耶兵營、軍用機場、西迪比拉爾港進行打擊。其余殲擊轟炸機采用“小隊飛行縱隊”戰鬥隊形，平均6架飛機，以1.5分鐘的間隔，從北部方向飛抵利比亞首都上空，發射1000磅重的ФАБ-1000破片式航空炸彈和專門用於摧毀地下防護目標的特種炸彈，轟炸卡紮菲可能的藏身之處。有壹個小隊6架F-111轟炸機未能完成突破任務。
4月15日0點30分至1點，兩個A-6、F/A-18殲擊強擊機編隊，分別從“美國”號和“珊瑚海”號航母上起飛，每隊4-6架飛機，從低空攻擊班加西地區的目標。為保障F-111轟炸機、A-6強擊機、F/A-18殲擊機在6-8分鐘內突破利比亞防空系統，在戰機飛臨預定目標之前，美軍實施了主動幹擾。在1-2分鐘之內，美軍火力壓制飛機編隊發射“哈姆”反輻射導彈，攻擊利比亞防空導彈部隊和無線電技術部隊的無線電電子設備。同時，美軍無人機在中空飛行，以吸引利比亞防空部隊戰鬥班組的註意力，誘使利比亞導彈發射陣地雷達開機。E-2C“鷹眼”預警機則進行空中雷達控制，從希臘起飛的RC-135戰略偵察機則負責4月14日22點40分至15日7點30分的空中偵察任務。事實上，美軍航空兵對的黎波裏和班加西的空中打擊是同時進行的，攻擊方向也完全相同，分別從陸上和海上兩個方向。16架F-111殲擊轟炸機對既定目標實施轟炸之後，於4月15日10點30分至11點先後返回英國基地，1架F-111戰機於4月15日9點在西班牙羅塔空軍基地降落。參與第壹波次打擊任務的美海軍艦載航空兵飛機，於4月15日3點至4點，先後全部在各自航母上降落。
3個小時後，美軍第6艦隊航空兵企圖進行第二次，之後是第三次空襲，但未能奏效，全部被利比亞防空導彈部隊集群比較有組織的、堅決的行動所破壞。盡管如此，美軍現代化的F-111殲擊轟炸機還是再次對的黎波裏目標進行了攻擊，但戰鬥效率相對較低，大部分轟炸都偏離了目標，壹半以上的炸彈沒有爆炸。
利比亞軍用設施在空襲中遭嚴重破壞，4架米格-23和伊-16飛機被炸毀，100余人被炸死，600余人受傷，法國駐利使館被誤炸。利總統住所被擊中，卡紮菲本人幸免遇難。美軍壹架F-111飛機被利防空炮火擊落墜海，兩名駕駛員死亡。