В тот же день руководство Министерства Обороны СССР (И. Конев) и командование войсками ПВО страны (С. Бирюзов) доложили в ЦК КПСС о принятых срочных мерах по перебазированию в приграничные зоны СССР и СНД истребителей МиГ-19 и Як-25 из других районов страны, в том числе из парадной группы (Кубинка), усилению бдительности войск ПВО и просьбу (оставшуюся, впрочем, без ответа) разрешить ведение огня истребителям по самолетам-нарушителям, вторгшимся в воздушное пространство СССР — была надежда, что более высотные МиГ-19 смогут достать и уничтожить их, так как высота полета целей оценивалась пока в пределах 17 тыс. м. МиГ-19 имел максимальную скорость до 1450 км/ч и потолок до 17900 м.

5 июля 1956 г. американцы (теперь это уже не вызывало сомнения) вновь повторили нарушение воздушного пространства СНД и СССР. Согласно докладу маршала Бирюзова в ЦК КПСС, в 7:42 нарушитель вторгся со стороны Западной Германии в воздушное пространство ГДР и прошел по маршруту Эрфурт, Лейпциг. В 8:04 он пересек границу Польши и прошел по маршруту Яроцин-Лодзь-Варшава, а в 8:54 вторгся в воздушное пространство СССР и проследовал по маршруту Брест-Пинск-Слоним-Волковыск-Алитус-Черняховск-Калининград. В 10:14 нарушитель вышел на территорию Польши, пройдя по маршруту Гдыня-Колобжег, и в 11:09 вышел из зоны радиолокационного обнаружения южнее Шверина. Высота полета нарушителя на различных участках маршрута замерялась в пределах от 5,5 (в момент входа на территорию ГДР) до 18 тыс. м, скорость от 700 до 1000 км/ч, была отмечена постановка им радиопомех нашим истребителям.

На всем протяжении маршрута на перехват цели поднималось 115 истребителей (из них — 12 МиГ-19), на цель наводились 48. Однако, перехват цели не состоялся: МиГ-17 набирали высоту не более 15600 м, а МиГ-19 — не более 16600 м, видимо, по причине неполного освоения их лётным составом, поскольку на испытаниях в ГК НИИ ВВС МиГ-19 забирался на 17900 м. Докладов от летчиков о типе цели практически не было, лишь из ГСВГ поступило донесение, что цель — двухтурбинный самолет.

Однако в своем докладе 5 июля Бирюзов умолчал о втором нарушителе, а его полет был поистине сенсационным. Предположительно, пройдя начальную часть маршрута в паре с первым нарушителем и поэтому оказавшись необнаруженным, восточнее Бреста второй нарушитель не свернул на север в Прибалтику, а пошел дальше на восток в центр Европейской части СССР и примерно в 10:05–10:10 прошел над Москвой. Затем он развернулся в северо-западном направлении и вышел с территории СССР, предположительно, в сторону Балтийского моря. Суматоха, царившая на командных пунктах по маршруту следования первого нарушителя, особенно в Белорусском округе, не позволила грамотно разобраться в ситуации, и проход второго нарушителя в сторону Москвы остался ими незамеченным, хотя отдельные РЛС, как выяснилось впоследствии, наблюдали неопознанную цель, отметка от которой вскоре была «забита» отметками большого числа поднятых на перехват истребителей.

Фактически этот нарушитель (цель № 818) был уверенно обнаружен лишь Смоленским радиолокационным узлом дальней разведки (214 РУД) 1-й армии ПВО особого назначения (1-я АОН) Московского округа ПВО в 9:33 в районе Орша на высоте 20 тыс. м, движущимся со скоростью 800 км/ч курсом на восток.

Надо сказать, что 1-я АОН являлась особым воинским объединением в системе ПВО — принятая в 1955 году на вооружение, это была первая и на тот момент единственная в стране система зенитноракетного управляемого оружия С-25, предназначенная для защиты неба столицы. В ее состав входили 56 зенитно-ракетных полков (ЗРП), расположенных стационарно двумя кольцами вокруг Москвы (соответственно 34 и 22 полка в 1 и 2 эшелонах), 10 радиолокационных узлов дальней (РУД) и 4 радиолокационных узла ближней разведки (РУБ), а также технические базы для хранения и подготовки ракет, командные пункты, линии связи и пр. Проектные боевые возможности этой системы были уникальны для того времени: каждый ЗРП имел 20-ти канальную станцию наведения ракет (СНР) Б-200 и стартовую позицию на 20 ракет типа В-300 («205» или «207А»), что позволяло ему одновременно обстрелять и уничтожить в своем секторе (с учетом надежности) до 14–16 целей на высотах от 3–5 до 20–25 км, летящих со скоростью до 1250 км/ч. Совокупное действие всех РУБ и РУД (РЛС типа А-100) обеспечивало сплошное поле обнаружения целей типа бомбардировщик и разведчик вокруг столицы на расстоянии до 550–600 км и на высотах до 25 км. Организационно она подчинялась напрямую командующему Московским округом ПВО генералу армии П. Батицкому.

Создание системы началось еще в 1950 г. по указанию Сталина и курировалось Л. Берия, но строительство и ввод объектов в эксплуатацию были закончены лишь весной 1955 г. Однако, несмотря на уникальные возможности, решением Совета Обороны (фактически того же Хрущева, с подачи председателя Госкомиссии по приемке системы — первого заместителя главкома Войск ПВО страны маршала артиллерии Яковлева) в августе 1955 г. система была лишь принята в опытную эксплуатацию (в то время как министр обороны Жуков и главком Войск ПВО Бирюзов были готовы поставить систему на боевое дежурство). Поэтому ко времени рассматриваемых событий личный состав системы С-25 лишь изучал матчасть и проводил тренировки, боевые ракеты хранились на технических базах в незаправленном состоянии, СНР включались лишь для кратковременных проверок из-за требований соблюдения радиомаскировки, и лишь часть РУБ и РУД несла опытное дежурство по специальному графику.

В связи с обострением обстановки, 5 июля 1956 г. по боевой тревоге на дежурство были поставлены практически все исправные РЛ узлы: 9 РУД и 4 РУБ. Поэтому, вслед за 214-м РУД цель № 818 в 9:57 была обнаружена 220-м РУБ (Внуково) на дальности 120 км и высоте 21000 м. 214-й РУД и 220-й РУБ сопровождали цель по маршруту Орша-Смоленск-Гжатск- Кубинка. В 10:05 цель № 818 была обнаружена 218-м РУБ (Черная) на дальности 82 км и сопровождалась им до 10:10, т. е. до рубежа чуть восточнее Москвы, после чего была потеряна на дальности 28 км из-за больших углов закрытия станции лесным массивом. В 10:53 219-й РУБ (Долгопрудная) обнаружил ту же цель на высоте 19 тыс. м, сопровождал ее до 10:57 и потерял северо-восточнее Калинина. В 11:00 210-й РУД (Андреаполь) обнаружил ту же цель и сопровождал ее до выхода из зоны обнаружения станции в 11:34.

Таким образом, за исключением периода с 10:10 до 10:53 цель была устойчиво проведена РЛ узлами 1-й АОН, о чем было своевременно доложено на КП 1 АОН и КП Московского округа ПВО.

Однако произошла досадная накладка. Находившийся на КП округа Батицкий, зная о входе первого самолета-нарушителя в зону соседнего Белорусского округа, заблаговременно поднял истребитель МиГ-19 и вывел его на большую высоту в район Орша к западным границам своего округа, а затем, не дождавшись нарушителя, по выработке горючего, повернул его назад через Смоленск, Вязьму на свой аэродром (Двоевка). Донесение 1 АОН совпало по времени с возвращением истребителя, и долгое время на КП считали, что РЛС наблюдают подход своего МиГ-19 с неработающим по какой-то причине ответчиком (массовое явление того времени), а затем — заявочного М-4. Однако, после прохода целью Москвы Батицкий забеспокоился, потребовал дополнительных данных о цели и выдал ее на оповещение (что на языке ПВО означало, что это, в отличие от просто неопознанного самолета, — точно нарушитель). Однако воздушная обстановка в районе Москвы была очень сложной — в воздухе кроме цели находилось более 100 своих самолетов. И хотя РЛС округа выдали ряд засечек неопознанных самолетов в районе Ковров, Иваново, цель практически «растворилась» на фоне отметок от своих самолетов. Затем последовали судорожные попытки обнаружить потерянную цель соседними округами (поступили сообщения об отдельных засечках из района западнее Пскова и из района Гдыня), но определенно сделать этого и там не удалось.

Батицкому смелости было не занимать: он доложил «наверх» об имевшем место инциденте, и факт пролета нарушителя над Москвой стал достоянием высшего руководства страны.