截止5月28日凌晨1时30分，苏联空军“第一攻击波”的飞机已经全部起飞，累计有：歼击机890架，轰炸机和强击机共1800架，侦察机、运输机等共120余架，占当时苏联远东空军实力的80%。苏军副总参谋长、全权统筹空军的华西列夫斯基大将对苏联空军下达的战略任务是：首先将中国空军消灭在地面上，毁坏中国北方的军用机场；其次轰炸中国陆军防御要塞、武器库，摧毁中国陆军技术兵器（坦克、反坦克炮等）；第三轰炸重要交通线尤其是铁路线，但不要轰炸重要地段的公路，以便苏军坦克经过；第四轰炸大型厂矿设施尤其是兵工厂、飞机制造厂等，切断中国的“造血能力”。至于对中国海军港口的轰炸，则主要由日本海军航空兵完成。
苏联陆军的全面进攻要到凌晨4点才开始，因此空军不能过早开始轰炸，必须在地面进攻开始前半小时开始统一投弹。部署在后贝加尔的tb-3重型轰炸机到凌晨3点多才飞到中苏边境，此时部署在蒙古境内的“施图卡”俯冲轰炸机已经飞到山西南部了。来自60多个不同机场的轰炸机群、战斗机群由苏联远东航空总指挥部（华西列夫斯基兼任总指挥）进行协调，排成整齐的队型，分为62个具体的攻击集团，每个集团负责轰炸5到10个战术目标。要轰炸中国北方的全部1500个战略目标，靠这62个攻击集团显然还不够，因此许多飞机尤其是“施图卡”、伊尔-2这样的轻型轰炸机或强击机往往来回轰炸3次之多，直到当天中午12点，第一攻击波才算完全结束。
苏军负责轰炸北京的是第6航空集团军的第33航空大队，由空军上校谢列平率领，共有47架米格-3歼击机、35架伊尔-53歼击机、30架容克-88中型轰炸机、88架佩-2轻型轰炸机和45架“施图卡”俯冲轰炸机。第33航空大队是当时苏军编制最齐全、飞行员最熟练、装备最精良的航空大队之一，曾被华西列夫斯基亲自称赞为“苏联航空兵的骄傲”，直到后来对汉中、四川进行战略轰炸的阶段，这个航空大队才受到了中国空军的毁灭性打击，被迫调往西线休整。空军上校谢列平在战争后期曾经一路高升为空军中将、第3航空集团军司令，不过当时的第3航空集团军已经被打的只剩下一个空架子，优秀的俄罗斯飞行员要么已经殒命沙场，要么就是呆在中国的战俘营里，只能靠一群初出茅庐的年轻飞行学员进行防御战，成为中国空军的一大笑柄。战争结束后，谢列平在中国战俘营写下了一部《俄罗斯飞行员回忆录》，其中详细叙述了他在战争中的经历。他是这样形容5月28日的第一次轰炸的：
“在轰炸开始之前，我们被要求从5月27日下午2点开始休息，以保证凌晨有充足的体力和精力执行任务。但没有人睡的着，一想到俄罗斯历史上最伟大的远征将由我们揭开序幕，所有人都兴奋的难以入眠。有一位伊尔-53歼击机驾驶员甚至问我：‘嗨，攻下北京之后，我们能不能住在紫禁城里？北京有美食、美酒和漂亮女人吗？’我感到有些滑稽，就回答说：‘首先得等到我们的陆军攻下北京，到时候再说吧。’对方却轻松地说道：‘我想，在我们的轰炸结束后，中国人恐怕早就丧失抵抗的勇气了。下个月我们就可以在北京城里喝茶了，这个秋天我们应该在南京度过。你认为他们还有勇气抵抗三个月以上吗？’
“这个歼击机驾驶员显然过于乐观了，不过当时大家的乐观程度都差不多。我和我的作战参谋打过一个赌，我认为战争将在6个月内结束，也就是说在今年12月之前中国就会无条件投降；我的作战参谋则认为战争会在1934年的新年结束。我还打赌说，中华共和国的总统、副总统、国防部长、国家安全顾问等达官显贵都会被抓起来判处死刑，在莫斯科红场游街示众，最后被押到莫斯科郊外枪决。我的作战参谋则认为，都判处死刑太残酷了一点，可以考虑判处无期徒刑，让他们到西伯利亚去服苦役。听到这里，我不禁哈哈大笑道：‘同志，您的想法比我更残酷，让这群老家伙去西伯利亚服苦役，还不如让他们死个痛快呢。’
“5月27日晚上8点，我们都被叫醒了——其实大部分人根本就没有睡着。第6航空集团军司令员别里亚耶夫上将对我们进行了激动人心的广播讲话：‘同志们，我们都曾经许诺要为苏维埃献身，为俄罗斯献身，为伟大的国家社会党献身。苏联的发展必须以击败中国为前提，中国人在历史上就是我们的死敌，现在终于到了彻底清除他们的时候了！我们强大的陆军是胜利的保障，我们的任务就是帮助他们清理天空，不要让他们看到任何一架中国飞机出现。日本是我们坚定的盟友，他们将在海上给中国人最严厉的打击！我希望这次轰炸能够彻底摧毁中国空军，并使中国陆军、海军至少瘫痪一个星期，到那时，我们强大的装甲部队就可以冲过长城，直抵中国人统治的心脏地区了。到北京的紫禁城和南京的国会大厦去洗刷你们身上的征尘吧！中国人绝不是你们的对手。’
谢列平和他的战友们在机场上等候了5个半小时。他们的出发地离中国边境只有60公里，离北京的直线距离只有不到400
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