U-2 был одноместным самолетом с размахом крыльев 80 футов и длиной 50 футов. Его крейсерская скорость составляла 460 миль в час, и при полете на высоте 68 тысяч футов он фотографировал 120-мильную полосу поверхности. По предположению конструкторов, способность летать на таких больших высотах должна была сделать его неуязвимым для советских ракет ПВО и истребителей.
Самолеты U-2 прошли испытание на скорость, высотный потолок, дальность полета и фотографические способности. Результаты последних продемонстрировали президенту Эйзенхауэру, представив ему сделанные с U-2 фотографии Сан-Диего, а также одной из его любимых площадок для гольфа. Очень большую роль играли испытания способности самолета скрываться от радиолокаторов. Американских операторов радиолокационных станций предупредили, что над американской территорией будут летать странные самолеты. Несмотря на предварительное уведомление, полеты U-2 то ли прошли незамеченными, то ли плохо отслеживались. Эти испытания, по словам Эйзенхауэра, "дали нам уверенность, что при нынешних характеристиках радиолокаторов и неспособности истребителей действовать на высотах свыше 50 тысяч футов разведывательные миссии U-2 будут проходить в относительной безопасности".
К первой половине 1956 года ЦРУ начало отправлять U-2 на заморские базы. Первые два U-2 были отправлены в Лакенхиз (Англия), где подразделение А должно было действовать под прикрытием мнимой 1-й вспомогательной метеоразведывательной эскадрильи (1st Weather Reconnaissance Squadron, Provisional, WRSP-1). Однако после фиаско разведки, последовавшего в том же году, — дела Краббе, — британское правительство решило, что вылет подобных самолетов с британской территории нежелателен. Подразделение A/WRSP-1 перебазировалось в Висбаден (Западная Германия). Второе подразделение — B/WRSP-2 — обосновалось на авиабазе Инкрилик под Аданой (Турция). Впоследствии оно поглотило подразделение А и включало в себя семь пилотов и пять самолетов.
Пока ЦРУ готовилось к программе пролетов, гражданский Национальный консультативный комитет по аэронавтике (National Advisory Committee on Aeronautics, NACA) начал готовить легенду для прикрытия операции. Весной 1956 года NACA объявил о разработке нового самолета (U-2) для использования в высотных метеорологических исследованиях. Согласно версии комитета, самолеты должны были использоваться для сбора данных о погодных условиях в окрестностях Балтийского моря.
Первый оперативный полет U-2 над Восточной Европой состоялся 20 июня 1956 года. Позднее в том же месяце Биссел получил санкцию Эйзенхауэра начать полеты над Советским Союзом при наличии благоприятных погодных условий в ближайшие десять дней. После этого Биссел должен был запросить дополнительное разрешение. Три дня спустя, получив сведения, что условия над Центральной Россией благоприятны, Биссел отправил в Висбаден сигнал, санкционирующий первый полет.
4 июля "Артикул-347" (Article 347 — под таким названием был известен данный самолет), пилотируемый Гарви Стокманом, вылетел из Висбадена. Стокман пролетел над Восточным Берлином, через Северную Польшу и Белоруссию вплоть до Минска. В этом месте он повернул самолет налево и направился к Ленинграду. Миссия завершилась без инцидентов, однако была обнаружена Советами. Истребители МиГ поднялись в воздух и отправились вслед за U-2, но не смогли добраться до него. За Ленинградом Стокман повернул вниз по Балтийскому побережью Эстонии, Латвии и Литвы и вернулся на базу.
Непосредственно за этим полетом последовали еще четыре миссии, две 5 июля и две 9-го. 5 июля один самолет вылетел из Висбадена, пролетел через польское воздушное пространство, проследовал на восток до Киева, повернул на север к Минску, затем пролетел над Москвой и вернулся через Ленинград и советские республики Балтии. И снова советские МиГи пытались, но не смогли перехватить нарушителя.
Эти пять миссий обеспечили большое количество данных, представлявших интерес для аналитиков разведки. На фотографиях были видны сильно обороняемые районы Москвы и Ленинграда, признаки промышленной деятельности вокруг этих городов, а также контуры атомных электростанций, пусковых площадок и самолетных ангаров. Они также выявили, что темпы советской программы МБР нарастают.