И действительно, в воскресенье 9 сентября U-2 в 6-00 вылетел с аэродрома Таоюань. В 6-13 РЛС НОАК обнаружили его над проливом в 40 км от авиабазы.. ЗРК привели в боевую готовность. Самолет пролетел над островом Пинтаньдао (пров. Фуцзянь), и на высоте 20 км в 7-32 пересек береговую черту и вторгся в воздушное пространство над континентом. Далее он пролетел над Фучжоу, и двинулся над провинцией Цзянси, демонстрируя, что летит на север Китая. В 7-37 он находился на удалении 500 км от позиций 2-го батальона, где объявили готовность N® 1. В 7-50 удаление от ЗРК 2-го батальона составило 256 км, а еще через 9 минут он был всего в 75 км от зенитчиков. Его взяли на сопровождение РЛС ЗРК, но U-2 не пошел на Наньчан, а удалился от него на 70 км к северу, где достать его не могли, и он постепенно удалялся от ЗРК, приведенного в готовность № 1. Но слежение за ним не прекращали. Накануне такой же разведчик над Гуанчжоу совершил два полукруга, и по прямой, как было раньше в 1959 г., больше не летал. Поэтому на КП все сидели молча и напряженно следили за его маршрутом.
Разведчик пролетел над Дюдянши и вторгся в провинцию Хубэй, а в 8-24 развернулся на 180" и пошел на Наньчан. В 8-30 удаление от позиций было 102 км. В 8-32, когда самолет был в 39 км от позиций ЗРК, командир батальона Юэ Чжэньхуа скомандовал "Пуск", и были выпущены три ракеты. Осколками их взрывов U-2 был поврежден. Позже его обломки нашли на рисовом поле в окрестностях Лоцзяди в 15 км (по другим источникам – в 18 км) к юго-востоку от Наньчана. Тяжело раненый летчик Чэнь Хуай (по другим данным – Чэнь Хуайшен) был еще жив, его срочно отправили в больницу, но спасти не удалось. По указанию Лю Ялоу его похоронили на склоне горы в лесу. В кармане комбинезона обнаружили библию.
Как пишут историки из КНР, в это время в церкви в Тайбэе шла воскресная молитва, на которой отсутствовали два летчика. 20 сентября хороший друг Чэнь Хуая (тоже летчик) поместил о нем в гонконгской газете поминальную статью под ничего не скрывающим названием: "Герой совершал на U-2 разведку континента". В ней содержались биографические сведения о Чэнь Хуае: ему было 33 года, рост 180 см, родился и вырос в Пекине. Был отличным курсантом Офицерской школы Гоминьдана, окончил ее среди летчиков 28-го выпуска. В числе первых направлен в США для переучивания на U-2. После возвращения в Китай стал христианином и "в день воскресной молитвы не смог принять в ней участие, так как выполняя задание, на высоте свыше 20 км и скорости около 800 км/ч приближался к богу."
В Тайбэе прошли поминальные молитвы о погибшем летчике, в них принимал участие и сам Чан Кайши. Позже воздвигли храм в память о Чэнь Хуае, в 1963 г. ему поставили памятник в Тайбэе и его именем назвали среднюю школу.
Инцидент имел серьезный международный резонанс, о нем сообщило агентство "Синьхуа". Премьер КНР Чжоу Эньлай очень высоко оценил деятельность ракетчиков, назвав их бой "Великой победой". Командира зенитного батальона пригласили на съезд КПК, у него возникла даже мысль притащить туда крылья U-2 как "вещдоки", но, как пишут китайцы, "они были очень тяжелые, и комбат, отправляясь на съезд КПК, не смог их с собой прихватить, поэтому взял с собой только компас с разведчика". 21 сентября его сфотографировали с членами ЦК КПК и правительства – огромная честь в КНР. Последовали и другие награды.
Напомню, что этот воздушный бой советского ЗРК С-75 с американским разведчиком Локхид U-2 был вторым в мире. Американскому летчику майору Р.Андерсону, 27 октября сбитому над Кубой зенитным ракетным дивизионом подполковника И.Герченова, оставалось жить еще около полутора месяцев.
Успешный бой подтвердил правильность выбранной тактики "засад" и "приманок", но разбираясь в обломках сбитого самолета, китайцы нашли среди электронного оборудования непонятные блоки аппаратуры. Срочно привлеченные квалифицированные специалисты из технического отдела ВВС утверждали, что гоминьдановцы с их помощью определяли рабочие частоты излучения РЛС ЗРК и, соответственно, принимали меры для избежания попадания в зону пуска ракет. В свою очередь на Тайване (а вернее, в США), тут же улучшили систему предупреждения об облучении, чтобы можно было оперативно уклоняться от пуска зенитных ракет.