Во время полета от границы Афганистана до Свердловска Пауэрс делал на карте пометки о состоянии погоды, времени пролета ориентиров, а также о местонахождении аэродромов, складских помещений и промышленных объектов.
На вопрос, знал ли он о предстоящем полете над территорией Советского Союза, Пауэрс ответил так:
«Хотя официально нам не говорили, но в августе 1959 года мне стало ясно, что полеты над территорией Советского Союза мы будем совершать. Я сделал это заключение из того, что в то время к нам поступила новая модель самолета У-2, которая обладала большим потолком. Если максимальный потолок действия самолетов был ранее от 60 до 67 тысяч футов, то новая модель У-2 имела потолок от 66 до 69 тысяч футов».
Полет самолета был запланирован на 1 мая 1960 года с аэродрома Пешавар, на который Пауэрс прибыл 28 апреля вместе с командиром подразделения «10-10» и с двадцатью лицами из числа обслуживающего персонала. В обязанности этих людей входила техническая подготовка самолета к полету.
Задание о полете над территорией СССР Пауэрс получил от полковника Шелтона за два с половиной часа. Одновременно полковник предупредил Пауэрса о том, чтобы во время полета над СССР он ни в коем случае не снижал высоты.
О целях полета Пауэрс на следствии показывал:
«О цели своего полета я знаю следующее. Я должен был вылететь с аэродрома Пешавар в Пакистане, пересечь государственную границу и лететь над советской территорией в Норвегию (аэродром Будё). Я должен был пролететь над определенными пунктами СССР, из которых я помню Мурманск и Архангельск. Во время полета над советской территорией я должен был включать и выключать аппаратуру над определенными пунктами, которые были показаны на карте. Я считаю, что мой полет над советской территорией предназначался для сбора сведений о советских управляемых снарядах и радиолокационных станциях».
Итак, сознавая, что совершает преступление, Пауэрс во время полета с точностью выполнял наставление: нажимал на рычаги аппаратуры, записывал сигналы советских радиолокационных станций, фотографировал. Сначала он летел на высоте 68 тысяч футов, но по мере продвижения вперед он набрал предельную высоту, считая, что так будет безопаснее. Кроме того, он рассчитывал, что в праздничный день советские люди не так бдительны. Но он глубоко ошибался. Стоило Пауэрсу перелететь советскую границу, как он сразу был взят советскими воинами под наблюдение. Зоркие аппараты следили за полетом Пауэрса. Все яснее становилось, что самолет принадлежит иностранному государству и что он летит с враждебными целями. И вот команда: нарушителя сбить. Первая же ракета попала в цель. Как показал Пауэрс, он сначала не мог определить, что же случилось.