就在青岛忙碌着海战善后之际，中国飞艇部队历经十多个小时的飞行，终于横跨了渤海海域，抵达旅顺的上空。在整个飞行过程中，飞艇部队不仅保持着最高高度，同时还故意避开了常用了航海线路，减少被敌人发现的几率。
旅顺司令部并非没有察觉中国飞艇的动态，一艘为第十八师团进行补给的运输船早上时刚刚经过烟台，看到了空中密集的飞艇编队。运输船将消息上报到了龙口镇第十八师团，可是当时由于第十八师团正面临正面战场的危机，也没有放在心上，只是用普通线路发了一封电报到旅顺。
旅顺方面更重视第十八师团的战况，同时对飞艇运用的认知十分有限，见是普通线路的电报于是也没有太在意。
从下午四点钟开始，旅顺司令部一直处于震惊的忙碌状态，他们收到神尾光臣从龙口发来的紧急电报，得知目前第十八师团陷入的困境。可是就在旅顺司令部还没解决陆军问题时，深夜十点钟时又接到了第二舰队发来的无线电，当即再次陷入更大的震惊之中。
当飞艇部队趁着黑夜将领旅顺时，由于保持着上千米的高度，让港口和要塞值勤的士兵都没有发现，因此整个旅顺司令部也根本没有反应过来。
旗舰“大执政官”号一直飞到旅顺海军基地上空时，为了便于瞄准和投弹的精准，这才垂直的降低了高度。
海军基地几个正在抽烟的巡逻兵突然感到一股阴影压迫头顶，不自觉的抬起头看上去，立刻发现了天空中突然将临了许许多多的庞然大物，他们从没见过这样的东西，当场吓得连烟都掉了，甚至还有两名士兵腿脚发软瘫倒在地上。
“快，快拉响警报，这是什么啊？”
“是飞艇，是飞艇，好多飞艇，天啊，快……快炮！”
“谁的飞艇啊？”
“一定是……一定是中国人的，糟了，他们来了。”
不止一处巡逻兵发现了这个情况，很快整个海军基地到处都传来大呼小叫的声音。所有巡逻队队长拿出警笛使劲的吹响着，尖锐的笛声把宁静的海军基地惊醒了过来。几分钟过后，基地的战斗警报拉响了。
海军基地的士兵们还没来得及从营房里跑出来，“大执政官”号已经率先投下了汽油弹。
“轰隆”！一声爆裂的巨响，汽油弹在岸基上炸开了一朵巨大的火光，火油四溅，把那些附近巡逻兵的衣服都烧着了起来。巡逻兵惨叫着拍打着火的部位，可是手刚触摸到，火油又立刻烧着了皮肤，无奈之下这些人只好直接从岸边跳进了海水里。
火光就是信号，其他十五艘飞艇在各自盘旋的位置紧随其后的投下了汽油弹。
短短一个瞬间，整个海军基地大部分地段都发生了剧烈爆炸，汽油弹的火光就像是脱缰野马一般疯狂的向四处弥漫。惨叫声在滚滚浓烟后面传来，原本漆黑的海军基地就这样被火光照耀成通明。这也是飞艇部队首先丢下汽油弹的原因，利用汽油弹爆炸后的持续火光，方便观测员寻找有价值的袭击目标。
在发动这次大空袭之前，中国情报单位早已经摸透了旅顺要塞以及海军基地的布局，将所有具有价值的轰炸目标都标注了下来。
当汽油弹的火光撑开了整个海军基地的地形之后，空艇部队马上开始按照地图对照下方的地理，然后向最近的标记目标飞去。
旅顺要塞驻守卫队火速赶往海军基地，可是当他们还没来得及走进海军基地的大门时，前方不远处的海军营房遭到了炸弹的连续轰炸。飞艇上的投弹装置是八枚炸弹为一次进攻，仅仅三次进攻整个海军营房都被炸得天翻地覆，许多还在穿衣服或者刚刚来到营房门口列队集合的士兵当场送命。
要塞卫队没有对空武器，只能把大量的人手用在抢救伤员和物资上来，少数的士兵用步枪向空中进行排队射击。子弹由下而上，先不说在黑夜里是否能打得中，就算勉强击中了飞艇也被挡在了飞艇的防护涂层外面。
十六艘飞艇逐渐开始大规模的投放炸弹，继海军营房之后，海军室内船坞、停靠在码头没有来得及转移的舰艇、弹药库、燃料库，都接二连三的遭到轰炸。第二舰队的训练舰、鱼雷艇、运输船，甚至是路过停靠在军港的日本官方邮轮，都一艘接着一艘被爆炸声中沉入海里。当“神盾”号大型飞艇锁定海军燃料库丢下第一批的八枚炸弹时，整个燃料库很快就被引爆了过来，强大爆炸冲击力甚至把停在两百米半空中的飞艇都震动的摇晃起来。
燃料库的爆炸，造成了日本海军基地今晚第一次重大的创伤，火浪滚滚扩散，把周围的屋舍全部夷为平地。没有来得及撤离的日本士兵全部无一幸免！
旅顺要塞司令部在连续的爆炸声中惊动不已，大部分军官都忍不住跑到室外，向海军基地的方向看去，很快他们就被火光冲天、惨叫不断的一幕震惊了。留守旅顺要塞司令部的正是第五师团司令官大谷喜久藏中将，他之前一直在参谋室的通讯处忙碌着与第十八师团以及日本国内的联系，想办法解决第十八师团陷入的困境。
参谋副官带