1999年3月20日,欧洲安全与合作组织科索沃核查团监察员以“安全角势不断恶化”为由撤出科索沃。3月23日,理查德·霍布鲁克斡旋失败返回布鲁塞尔。数小时前,南斯拉夫国家电视台宣布以“北约对南斯拉夫的战争威胁迫在眉睫”为由,宣布进入紧急状态。UTC时间1999年3月23日22:17,北约秘书长哈维尔·索拉纳宣布指示欧洲盟军最高司令韦斯利·克拉克将军,开始在南斯拉夫联邦共和国的空中行动。”UTC3月24日19:00,北约开始轰炸南联盟。 1000架从意大利和德国空军基地调来的飞机参与轰炸行动,西奥多·罗斯福号航空母舰驻扎于亚得里亚海。黄昏时分,西班牙空军F/A-18大黄蜂战斗攻击机执行对敌防空压制操作,轰炸贝尔格莱德。舰船和潜艇发射BGM-109战斧巡航导弹。以美国为首的所有北约成员国参加攻击南联盟联军。10周的冲突期间,北约战机发动38000次作战任务。该任务是德国空军自二战以来首次参与冲突。除了空中力量,美军第11航空团的阿帕奇直升机被派遣协同作战。布拉格堡第82空降攻击直升机大队的飞行员加入该团。该营保护AH-64阿帕奇攻击直升机前往加油,一个确定北约空袭目标的校队,部署至阿尔巴尼亚-科索沃边境。
北约军事行动不断袭击南斯拉夫地面部队,并持续战略轰炸。黑山被炸数次,北约拒绝撑起反米洛舍维奇领导者米洛·久卡诺维奇岌岌可危的位置。军民公用目标遭到攻击,包括横跨多瑙河的桥梁、工厂、电站、通信设施、南斯拉夫左派总部、米洛舍维奇妻子领导的政党和阿文拉电视塔。有人抗议行动有违《国际法》和《日内瓦公约》。北约认为轰炸这些对南军可能有用的设施是合理的。
4月14日,北约飞机轰炸被南军当作人肉盾牌的阿尔巴尼亚附近的科里萨。南军在轰炸后不久将电视台工作人员带到现场。南斯拉夫政府坚持认为,北约以平民为目标。
5月7日,北约轰炸中国在贝尔格莱德的大使馆,三名中国记者遇难。北约已锁定南斯拉夫的军事目标,但导航的误差导致大楼被错误视为目标。美国和北约就事件道歉,称是中央情报局的过时地图所致,但未能缓和中华人民共和国和北约的紧张关系,酿成北京使馆区的示威。 索拉纳指示克拉克“开始在南斯拉夫联邦共和国的空中行动”后,克拉克委派南欧盟军行动总指挥官负责行动,又将控制权下放给盟军南欧空军司令,美空军中将迈克尔·C·舒特。行动上,执行任务的责任一天天下放给第五盟军战术空军部队指挥官。