Наконец подготовка операции была завершена, следовало приступать к ее исполнению. 2 сентября конвой PQ-18, состоящий из 40 судов под командованием контрадмирала Э.К. Боддэм-Уитэма, назначенного коммодором, поднял якоря и пошел на север через пролив Минч. Вместе с ним шли танкеры «Грей Рейнджер» и «Блэк Рейнджер», 4 моторных тральщика, предназначенные русским, и спасательное судно «Копеленд». Как только длинная колонна судов миновала Гебридские острова, на нее обрушился сильнейший атлантический шторм, который настолько замедлил продвижение конвоя, что тот опоздал на встречу с океанским эскортом на 36 часов. Это эскорт состоял из кораблей ПВО «Алстер Куин» и «Алинбанк», 3 эсминцев, 4 корветов и 4 траулеров. Они встретились с конвоем 7 сентября. Вскоре после этого ветер начал понемногу стихать, полил дождь. 9 сентября конвой был встречен «боевым эскортом эсминцев» контрадмирала Барнетта, державшего флаг на легком крейсере «Сцилла». Вместе с ним были эскортный авианосец «Авенджер» и 10 эсминцев из 18, выделенных для операции. Барнетт, который с этого момента начнет играть выдающуюся роль в истории арктических конвоев, принадлежал к группе офицеров, которых в Королевском Флоте называли «попрыгунчиками». Эти люди больше всего внимания уделяли физической подготовке. В юности Барнетт был замечательным спортсменом, и его служба проходила в основном на малых кораблях. В это время он командовал эсминцами Флота Метрополии, и надо сказать, прекрасно подходил для этой должности. К несчастью, ему приходилось больше заниматься административной работой, и Барнетт редко получал шанс выйти в море. Но решение создать «боевой эскорт» дало ему долгожданный шанс. Еще 8 эсминцев были отправлены вперед, заправляться с танкеров «Олигарх» и «Блю Рейнджер», которые ждали на Шпицбергене. Вместе с Барнеттом шли 3 тральщика и 2 подводные лодки. Еще 4 лодки были развернуты на позициях у Лофотенских островов, а 3 — у берегов северной Норвегии. Всего в операции был задействован 51 военный корабль, в том числе 25 эсминцев. Это был самый крупный эскорт для конвоя, направленного в Россию.
Но 5 сентября противник получил ценную информацию об операции, когда в Скандинавии разбился один из бомбардировщиков «Хэмпден», направленных в Россию. Англичанам исключительно не повезло. Этот самолет был подбит немецким патрульным судном и совершил вынужденную посадку возле Вардсё. На борту сохранились секретные документы, касающиеся организации радиосвязи при проводке обоих конвоев. Используя эти бумаги, а также расшифрованный русский приказ 95-му авиаполку, немцы сумели достаточно точно восстановить маршрут и график следования конвоев. Это помогло им подготовить план атаки. Однако даже такая информация не поколебала решения противника использовать только самолеты и подводные лодки. Надводные корабли на этот раз должны были остаться в портах. Люфтваффе увеличили численность торпедоносцев в Норвегии до 92 самолетов и рвались повторить предыдущий успех.
PQ-18 был обнаружен немецкими самолетами поздно вечером 8 сентября. Но вскоре летчики его потеряли, так как погода была облачной, а видимость — отвратительной, и обнаружили снова только 12 сентября в 13.20. Однако подводные лодки сумели сохранить контакт с конвоем все это время, хотя самолеты «Авенджера» удерживали их на почтительном расстоянии. Корабли эскорта с помощью самолетов несколько раз атаковали лодки, и одна такая попытка увенчалась успехом. 12 сентября около 21.00 эсминец «Фолкнор» потопил U-88. Однако на следующий день в 8.55 подводные лодки U-408 и U-589 потопили шедшие в правой колонне транспорты «Сталинград» и «Оливер Элсуорт», отомстив за гибель товарища. По оценкам англичан, за конвоем следовало не менее 8 подводных лодок, и эсминцы были заняты по горло, отгоняя их. Во второй половине дня Барнетт, который на «Сцилле» вместе с частью эсминцев ушел вперед, чтобы дозаправиться на Шпицбергене, вернулся к конвою. Впервые «боевой эскорт» оказался в полном составе. Конвой в это время находился в 150 милях к северо-востоку от острова Медвежий и должен был пройти в 90 милях к северу от него. После этого он оказывался в опасных водах Баренцева моря.
Тем временем линкоры прикрытия, которые крейсировали северо-западнее острова Ян Майен, были замечены немецким самолетом-разведчиком. Пилоты также подтвердили присутствие в составе конвоя авианосца. Сразу был отдан приказ самолетам и подводным лодкам в первую очередь потопить авианосец. Настойчивость, с которой самолеты Люфтвафе преследовали конвой, иногда группами до 9 машин, делала весьма затруднительными попытки отогнать их. К тому же «Си Харрикейны» «Авенджера» были старого образца и уступали по вооружению немецким самолетам. Ирония судьбы заключается в том, что на многих судах конвоя имелись новейшие «Харрикейны», которые следовало доставить в Россию. Адмирал Тови позднее отметил, что это было совершенно нелогично, и в результате авианосцы начали получать более современные самолеты.