Российская группировка развернута на аэродроме Моздок в Северной Осетии. Ранее многие эксперты считали, что эта авиабаза, где в советское время базировались Ту-95, утратила свое военное значение и не может более эффективно обслуживать Дальнюю Авиацию. Однако в этой операции она работала максимально интенсивно, выпуская по два групповых вылета за ночь.
Впервые в боевых условиях были использованы межконтинентальные ракетоносцы Ту-160 и Ту-95МСМ, вооруженные новейшими крылатыми ракетами Х-555 и Х-102. Было выполнено 34 пуска по 17 точечным целям – и все они уничтожены, что подтверждено фотоконтролем.
Удар крылатыми ракетами наносился со стороны Средиземного моря, полет носителей в зону пуска обеспечивался самолетами-заправщиками Ил-78М. Самолеты Ту-22М3 шли по прямому маршруту и атаковали свои цели с применением свободнопадающих бомб ФАБ-500. Они и ранее использовались СССР и Россией в локальных конфликтах в Афганистане, на территориях бывших советских республик Средней Азии, а также в первой войне в Чечне в 1994-1995 гг. В войне в Южной Осетии в августе 2008 г. зенитным ракетным комплексом С-200 был сбит дальний разведчик Ту-22М3Р. Хотя такого оружия у сирийских боевиков пока не отмечено, приняты все меры к противодействию предполагаемому применению ЗРК.
Одновременно по позициям противника вновь отстрелялись крылатыми ракетами корабли и подлодки ВМФ России, а также нанесла удары фронтовая бомбардировочная и штурмовая авиация. Кроме самолетов Су-24М, Су-25СМ и Су-34 в них участвовали и истребители Су-30СМ, которые ранее только прикрывали ударные группы.
Координаты целей были определены по данным агентурной, воздушной (с применением самолетов спецназначения Ил-20 и БПЛА) и космической разведки в координации с командованием правительственных войск Сирии, с которыми российская авиация действует по единому плану. О проведении операций заранее уведомлены командования ВВС США и стран НАТО, действующие на территории Ирака и других сопредельных государств.