Пауэрсу выдали обычный спасательный набор, в который входила надувная лодка, комплект топографических карт Европейской части СССР, спички, сигнальные ракеты, фонарик, компас, пила, удочка, нож и полуавтоматический пистолет с глушителем, к нему прилагалось 200 патронов.
После того как Пауэрс надел свой костюм и белый шлем с номером 29, полковник Шелтон дал ему еще несколько вещей «на всякий случай».
Это были: 7500 рублей, несколько французских золотых монет, завернутых в целлофан, что позже было описано Хрущевым как «типично американская упаковка», немецкая и итальянская валюта, золотые часы и семь женских золотых колец. (Хрущев потом с иронией спрашивал: «Что он собирался делать со всем этим в стратосфере? Может быть, ему было приказано подняться еще выше, на Марс, и там совращать марсианок?» (Смех и аплодисменты членов Верховного Совета СССР).
В качестве последней меры предосторожности Шелтон дал Пауэрсу капсулу с ядом. При этом сказал: «Никакой опасности нет, потому что ни один русский самолет или ракета не может подняться на высоту твоего полета. Но если что-нибудь случится, тебя возьмут в плен и будут пытать, можно воспользоваться этой капсулой».
Пауэрсу рассказали и о взрывчатке, которую он должен был привести в действие, перед тем как покинуть самолет с парашютом. Он, кажется, не получал конкретных указаний на тот случай, если его захватят. Государственный департамент заявил после его ареста, что «самоубийство было только одним из нескольких вариантов». Пауэрс выбрал свой вариант.
Позывным пилота стал «Паппи 68», ему сказали, что на связь над территорией СССР можно выходить только в случае непредвиденной ситуации. Лад территорией Норвегии позывной должен был предупредить базу Будё о скорой посадке. Его предупредили, что на всем протяжении полета за ним будут наблюдать станции слежения союзных стран, которые также будут получать данные о радиолокационных станциях Советского Союза.
Утром 1 мая, в 4.30 по московскому времени, Фрэнсис Гэри Пауэрс, испытывая страх, отправился в полет, который был описан ему как «обычный» и которому суждено было стать одним из наиболее сенсационных моментов холодной войны. Полет должен был занять не более восьми часов, и Пауэрс полагал, что будет обедать в Норвегии.
Первый участок полета, от Пешавара до советской границы, занял один час, самолет летел на крейсерской высоте более 60 000 футов (18 км). Как только он пересек границу СССР, за ним начали наблюдать станции АНБ, следили все то время, пока самолет находился над территорией Советского Союза. У-2 засекли и на советских станциях. Были подняты по тревоге все подразделения войск ПВО и истребителей, которые находились на возможном пути следования самолета. Подлетая уже к первой цели, Пауэрс понял, что из-за плохой погоды ему с трудом удается сохранить верный курс, а также включать камеры в нужных местах. Большая часть его маршрута была скрыта облаками, и он не мог ориентироваться по земле.
Около Свердловска Пауэрс почувствовал мощный толчок, как будто от удара, а оранжевая вспышка у хвоста самолета известила его о том, что с ним случилась основная неприятность, подстерегавшая пилота У-2, — срыв пламени. Срыв пламени сопровождался звуком взрыва.
Пауэрс отправил в Будё свой позывной, извещая о нестандартной ситуации. Двигатель У-2 заглох в самое неподходящее время, когда пилот приближался к своей основной цели. Он снизил высоту полета, надеясь на то, что богатый кислородом воздух вернет двигатель к жизни. В это время он был в двадцати милях от Свердловска, промышленного города, возле которого располагались части войск ПВО, имевшие на вооружении противовоздушные ракеты. Поскольку двигатель не запускался, Пауэрс опустился на высоту 30 000 футов (10 км), и в это время вокруг самолета начали разрываться ракеты. Американские станции слежения потеряли У-2 на этой высоте, и считается, что именно в этот момент одна из ракет повредила самолет, хотя на его обломках нет свидетельства прямого попадания.
Это был не первый случай, когда программа полетов У-2 оказывалась на грани рассекречивания. Есть сведения, которые, однако, никем не подтверждаются, что по крайней мере один пилот, чей У-2 был засечен в чужом воздушном пространстве, нажал кнопку уничтожения, взорвав себя вместе с самолетом. Эти сведения говорят только о том, что часовой механизм на взрывчатке не работал, и уничтожение самолета подразумевало и уничтожение пилота. Кроме того, русский эксперт, выступавший на суде над Пауэрсом, сказал, что «невозможно было установить время взрыва, так как в обломках не было обнаружено никаких следов часового механизма».
В протоколе выступления Госсекретаря Гертера перед Комиссией по международным отношениям вычеркнуты его замечания о потерях У-2. (Вопрос. Были ли потери самолетов при подобных условиях до 1 мая? Г е р т е р. (вычеркнуто) Не над территорией Советского Союза.)