當聯軍繼續從空中重擊伊拉克軍之時，美軍的地面部隊也開始大量往北部和東部移動，部署在更靠近科威特邊境上的位置。美軍陸戰隊開始派駐輕裝甲步兵營（Light Aromred Infantry，LAI）到距離科威特邊境10公里處，當作與聯軍地面部隊的緩衝。美軍主力第7軍和第18空降軍也開始移動，美軍也開始媒體管制，地面部隊開始從新聞媒體上消失匿跡，開始往西部署的動作。戰鬥單位雖然還留在原地，但後勤補給單位已經開始往兩處秘密地點運輸物資。戰鬥支援單位，如砲兵，以往是在戰鬥部隊的後方，現在默默變成最前線單位。
當聯軍部隊開始往西移動，伊拉克軍也展開動作，他們開始砲擊位於沙烏地邊境的卡夫吉（Khafji）。卡夫吉是一座位於距離科威特只有一步之遙的海濱小鎮，早在空中行動開始之前，就進行居民疏散了，因此砲擊並沒有造成人員傷亡，僅對該鎮造成一點破壞。
回到空中戰役，聯軍對空中行動的前兩日，事前已經有慎密的規劃和安排，不過還是那句老話「沒有任何作戰計畫，經得起實戰的考驗」，戰略計劃單位還先組織了一個「空中任務指派系統」（Air Tasking Order，ATO），這是一套專案分派系統。高層指揮部雖然在空中行動前，將所有敵軍目標制定成一長串龐大的任務清單，但實戰開戰後，隨著戰局進度演進，每一天的任務行動都會將由ATO系統處理。ATO即當天所有聯軍空中武力的任務分派，每一天的任務都極其龐大，以三天時間為單位，進行制定和發展成型。第一天，是作為戰略計劃之用。先看過每一份戰鬥損害評估報告（Battle Damage Assessment）後，計劃單位會決定哪些目標需要再次進行攻擊。每個目標在評估後，會從任務清單中進行刪減動作，最後會將這次的空中任務制訂出來。ATO的第二天，會用來進行任務所需的戰場調度，為任務安排空中加油機，攻擊飛行路線，任務行動時間，各機呼號…等等的細節制定。ATO的具體計劃制訂出來後，會在第三天送發給各部隊的戰術指揮官，他們會開始著手執行，召集麾下的飛行員說明和協調任務，在各中隊和聯隊間安排出勤。1月19日的空中行動，是ATO的第一次實戰檢驗。
雖然以三天為單位的ATO，在開戰前看似是個安排任務的好流程，但實際執行後，才發現困難重重。隨著戰事的發展，在19日時，ATO的計畫和執行開始變成地面指揮官的惡夢。聯隊和中隊的指揮官在接到任務後，根本沒有足夠的時間去安排執行。經常發生某些攻擊機隊擁有過多的SEAD資源（壓制敵軍防空），而某些機隊則只被分配到不足的SEAD支援。部分的空中加油機的工作量過多，還有有些加油機則被安排到錯誤的航線，而趕不及該日的攻擊行程。
即使如此，在19日的空襲行動中，當天的協調和調度規模非常龐大，但出錯的環節部分算是相對少了。19日的ATO中，23戰術戰鬥機中隊（TFS），和其他單位超過一百架戰機，編組成7440混成航空聯隊，從土耳其的印吉利克空軍基地（Incirlik）起飛，進行對伊拉克北部的大規模空襲。這支混成聯隊的軍機，包含了F-4G，F-16C，F-111E，EF-111，F-16E，EC-130，AWACS，KC-135。23戰術戰鬥機中隊本身就是一支以F-4G野鼬式和F-16C組成的SEAD中隊，原先的駐紮基地是歐洲。
在駐歐期間，F-16C和F-4G編隊是以蘇聯陸軍為假想敵，進行短距離，低空的SEAD訓練。來到波斯灣戰場，面對伊拉克陸軍，因為軍隊型態類似，這些專門獵殺敵軍防空武力的飛行員非常快就適應了。他們必須飛行在數百英呎的高度，穿梭於敵軍後方，進行中海拔和高海拔高度的壓制敵軍防空任務。
聯軍空軍高層將這次由混成聯隊，從土耳其境內發起的大規模空中行動，命名為「關後門行動（Operation Back-Door Slam）」。這支有百架軍機的聯隊將拆成三批攻擊機隊，分別進入伊拉克的北部和西部。其中一支攻擊機隊非常龐大，總共包含了六十架的軍機，飛行編隊長達40英里，因此飛行員們暱稱這個編隊為「40英里長的惡棍部隊」。從土耳其發起的空中行動，將為這次空中戰役開啟第二戰線，表示聯軍可以自由攻擊伊拉克北部，而不需從美國本土長途或印度洋的迪亞戈賈西亞基地，調動動輒飛行時間17小時的B-52機隊。
至於從伊拉克南部進入的空中行動，還是繼續進行。在開戰第三天的ATO，本來計畫派出三波的F-16機群，對巴格達展開攻擊，這次開戰以來，第一次對防空都市巴格達派出一般機種。巴格達周邊估計還有60座防空飛彈，超過1,800座的防空機砲和高射砲，開戰前兩天，戰略計劃小組對攻擊巴格達相當謹慎，但由於經過前兩日的攻擊，估計威脅度下降了，因此第三天就放膽在白天進行攻擊。預計在早上進攻的第一波，因為各種調度問題趕不上時程，因此取消。第二波預計在中午出發的F-16機群，臨時被調派去攻擊位於伊拉克西部，H3的飛毛腿基地。這天的重頭戲，就是代號「Q號包裹」（Package Q）的機群，將在下午從沙烏地的多處機場起飛，在伊拉克邊境匯合，加油，編隊，然後再飛往巴格達。
科威特戰區行動（Kuwaiti Theater of Operations），是對科威特佔領區的打擊行動，這天的攻擊行動在0600時展開，這次主要是要轟炸伊拉克的共和衛隊（Republican Guard ）的陣地，由四架B-52擔任領航機隊先對麥地那師（Medina Division）的陣地投彈，後續的B-52機群由F/A-18和F-16護航，繼續攻擊麥地那師，和另外兩個共和衛隊師，漢摩拉比師（Hammurabi），塔瓦卡那師（Tawakalna）的陣地，空襲行動持續到日落結束。
在中午過後，「Q號包裹」的大批美軍戰機在沙烏地的邊境集結完成，準備北上攻擊巴格達。這波攻擊機群數量龐大，集結了72架F-16為攻擊主力，每架掛載2枚2,000磅炸彈，4架F-15C擔任制空攔截，2架EF-111渡鴉式，一個小隊8的F-4G野鼬式，EF-111和F-4G負責SEAD任務。這次這場戰爭中最龐大的一次攻擊機群，也是目前史上最龐大的F-16攻擊群。
當時的天候不佳，雲層相當厚重濃密，在沙烏地邊境上空的KC-135，進行空中加油的難度相當高。由於機隊龐大，加上雲層阻擋視線，加油機必須在雲層間不斷攀升或下降，找到夠空曠的空域進行加油。等待加油中的72架F-16，也相當困擾，由於數量太過龐大，雲層間的視線又很低，所有駕駛員都相當緊繃，深怕造成空中擦撞意外。
空軍上尉Cesar “Rico” Rodriguez，當時駕駛著F-15C，正在沙烏地邊境執行CAP任務（戰鬥巡邏）。在他和僚機進行任務的途中，他接到AWACS傳來的命令，要他加入正在匯合中的「Q號包裹」，並前往支援，他們要為4架被召來支援的F-15E打擊鷹式，以及「Q號包裹」第一梯隊的F-16進行護航，他們正進行對巴格達西南方的打擊任務。Rodriguez空軍上尉的僚機，Gary Underhill兩機負責幫打擊機群殿後，幫他們在完成投彈任務後進行掩護。
當Rodriguez和Underhill往北移動時，他們將座機的高度保持3,3000英呎，在打擊機群的上方，這樣機上雷達就可取得所有的友機座標。當F-15E和F-16完成地面攻擊任務，調轉機頭往南返航時，Rico的機上雷達突然偵測到兩架伊拉克的戰機接近，他們立刻下降高度，加大發動機推力，以1.1馬赫的時速向敵機而去。
飛往敵機所在之處後，Rodriguez上尉看到大群友機們正向南奔馳而去，而兩架伊拉克的米格機（一架MIG-29和一架MIG-25），正在友機群後方跟蹤。兩架伊拉克戰機都已用對空雷達鎖定前方的F-16，但所幸兩機都還在機上的飛彈射程外，而友機的F-16也偵測到被鎖定，因此加速逃離當中。
Rodriguez和Underhill朝他們的目標以陡峭的角度俯衝而去。伊拉克戰機的雷達沒能發現他們的存在，只能專心鎖定逃跑中的美軍F-16，因此完全沒察覺兩架F-15C朝他們逼近。直到Rodriguez上尉以雷達鎖定其中一架伊拉克戰機，伊拉克駕駛員才發現他們從獵人變成獵物了，因此趕緊放棄追擊，向北方H2的機場逃逸而去。
Rodriguez上尉決定不要再追擊對方，他和僚機打算完成任務後返航，這時AWACS上的戰管中心又發來一則訊息，在他們附近有兩個目標突然”跳出來”在螢幕上，距離他們只有13英哩而已。這兩架伊拉克戰機正在追擊一架海軍的A-7海盜II式，該機進行完密集攻擊任務後，正準備離開該空域時，被伊拉克戰機盯上。
在現代空戰中，13英哩的距離算是太過靠近的空戰距離，因此需要立即的反應動作。Rodriguez上尉的直覺反應非常快，立刻進入接戰狀態。他立刻拋棄了掛載的副油箱，接著將機頭調轉，迴旋道可以鎖定領頭的伊拉克戰機，這時雙方距離已經來到8英哩。Underhill和Roriguez之後接近到距離目標5英哩處，但他們正在等待AWACS傳來確認是敵機的訊息。因為當時空域中充滿大量的軍機，各機的位置雜亂，造成辨認上的困難，難以清楚確認是敵機或我機，深怕誤擊友軍。Rorigue上尉在二次確認是敵機前，一直不敢輕易放開飛彈發射鈕，而Underhill為了替他確認，將座機飛到Rodriguez和目標之間，也阻擋了他和目標機之間鎖定火線，以免他發射誤擊。這時他聽到僚機Underhill傳來確認訊息：「那是壞蛋（bandit）」，接著Underhill將座機帶坡度轉向，離開兩機之間的發射火線，Rodriguez喊了一聲「Fox-1】，F-15C機上的AIM-7麻雀飛彈立刻朝伊拉克的米格-25飛馳而去，接著命中目標，目標立刻化為一團空中的火球，他喊了一聲「Splash 1！」，擊落一架。
第二架伊拉克戰機是一架MIG-29支點式，發現僚機被擊落後，立刻調頭向Rodriguez而來。Rodriguez立刻進入防守狀態，因為雙方距離很近，F-15C和MIG-29進入纏鬥狀態，雙方進行了幾回空中纏鬥，高低轉彎和迴旋。Rodriguez最後佔得上風，F-15C搶到了MIG-29的後方六點鐘位置，但雙方的高度已經相當低了，伊拉克駕駛為了閃避F-15C的後方鎖定，倒轉機身，並下拉機頭，想要使用「破-S（Split-S）」迴轉，嘗試逆轉不利的位置，但伊拉克駕駛員沒注意到高度不足，那時該機已經跑到1,000英呎以下的高度了。這架伊拉克在向下迴轉的過程，由於高度不足，直接撞在沙漠的地表上，在地面上爆出成一團火球，這架MIG-29永遠沒有機會完成「破-S」了。Rodriguez上尉將座機飛近地面確認戰果後，再次喊出一聲「Splash-1！」，確認擊落，整個空戰過程不到兩分鐘。
「Q號包裹」的其中一隊F-16，代號「紅領」，他們的攻擊目標是巴格達市區南方，底格里斯河（Tigris River）附近的，佔地半平方英里的Tuwaitha核子反應爐兼研究設施。而早在1980年的兩伊戰爭期間，伊朗就曾經派出戰機空襲這座核子設施，但當時受到的損害不大。一年後，以色列實施「歌劇作戰」（Operation Opear），當時以色列剛從美國拿到購買的F-16後，就立刻進行這個計畫，因為當時海珊曾經揚言要用核武對付以色列，以色列隨即進行了這次空襲伊拉克核子反應爐的行動，以色列組建了一支沙漠塗裝的F-16特遣攻擊隊，出奇不意地成功攻擊了這座核子設施，雖然造成了嚴重損害，但依舊沒有完全使其停止運作，經過一番修理和重建，這座核子設施又再次開始運作。
但之前這兩次的經驗，讓海珊知道該好好保護他的投資，因此在廠區週邊部署了嚴密的防空武力，有防空機砲，高射砲，眾多的SAM，還建築了160英呎高的土牆保護反應爐。
「Q號包裹」的攻擊目標為巴格達市區內的共和衛隊總部，伊拉克空軍總部，煉油廠，三分之二的戰力都前往攻擊這幾個主要目標。其餘的F-16C則是前去攻擊核子反應爐。
當F-16C機隊靠近反應爐周圍時，伊拉克的地面部隊立刻施放大量的白色煙霧，籠罩整個廠區，雖然美軍戰機都擁有優良的偵測能力，煙霧並不構成太大影響，但是由於嚴格的交戰守則，規定飛行員如果沒有「十分」的把握，就不要投彈，以免發生誤擊。由於廠區內可能會有平民，因此在沒辦法準確看見目標點的情況下，許多戰機當時只能選擇不投彈。
此外，當美軍戰機一接近時，伊拉克的防空機砲和高射砲早已開始在天空佈滿火網。雖然F-16C都在地面砲火的射程以上的高度，但伊拉克軍還是有眾多的SAM。這次EF-111和F-4G的數量明顯不足，當他們一靠近目標範圍內，立刻被大量的地面雷達訊號淹沒，目標數量太多，一下子沒辦法提供足夠的壓制力。結果因為低空高度的防空砲火太過密集，對防空武力的壓制不足，加上伊拉克軍的煙霧發射器已經將目標上空鋪成一片濃厚的白色雲霧，大部分的F-16C早已忙於左右移動和進行滾轉閃躲防空砲火，並施放熱焰彈應付來襲的SAM，各機判斷情勢難以進行俯衝投彈後，就點燃後燃器以高度逃離危險空域，爬升回到安全高度，之後掉頭返航。
這次突襲伊拉克核子反應爐的攻擊算是失敗的，而F-16C機群能夠安全返航，是因為駕駛員的技術和臨危不亂，這歸功於平常的訓練成果。一位駕駛員日後回憶這次任務時，稱這次攻擊行動為「地獄任務」（Mission from Hell），這次在缺乏充分準備和支援的情況，沒辦法對目標進行有利的打擊，還讓機隊陷入危險的狀況，但另一隊16架去前去攻擊巴格達市區的各個目標。這支攻擊隊屬於614戰鬥機中隊，這支中隊的別稱是「幸運魔鬼」（Lucky Devils）。
空軍少校Jeffery Tice，呼號為閃擊一號（Stroke）正領導著16架F-16C前往巴格達周邊。其中4架將前去攻擊位於市區的伊拉克空軍總部，另外四架則去攻擊共和衛隊的總部，Tice空軍少校則自己率領其餘的8架去攻擊市區外圍的煉油廠。「當我們接近到目標外圍40公里處時，狀況還算穩定，突然之間，整個狀況變了。」Tice說道。
當時巴格達的上空烏雲密佈，Tice和僚機們正從26,000英呎的高空中，努力向下穿透雲層，試圖找到視線良好的地帶以尋找他們的目標。正當他們到達攻擊高度時，從雲層中可以看見底下的目標煉油廠了。Tice立刻向他們的目標俯衝，將機上的數枚Mk84炸彈成功拋在煉油廠上，目標立刻陷入一片火海中。
在此同時，地面的伊拉克軍也發射了數枚SAM，一枚SAM擊中了「閃擊四號」，Harry M.Roberts空軍上尉，由於在相當近的距離爆炸，Roberts不得不立刻彈射逃生。而其中一枚向Tice少校發射的SAM，也在近距離爆炸，爆炸碎片擊中了他的座機，造成相當程度的破壞。雖然Tice少校試圖重新讓他的F-16C恢復高度，並努力恢復座機的控制，他盡力試著將受損的座機往南方，看看是否能回到沙烏地領空再彈射。數架友機環繞著他的座機，試著提供掩護，並看看能夠怎麼幫助他。雖然他們只能徒勞無功地伴著他飛行，試著努力對他喊話激勵。飛行了一段距離後，最後「閃擊二號」對Tice少校喊道，他只離邊境260英哩。
突然間情勢變得明顯，Tice少校的座機已經明顯無法堅持到友軍領空了。經過這段努力嘗試往南方邊境逃生的飛行，「閃擊一號」的發動機已經無法運作，Tice少校回報他的發動機正冒出火光。Tice少校不得不在伊拉克境內彈射逃生，他先冷靜地回報他的位置，最後從20,000英呎的高空，時速200英哩的時速下，按下座椅彈射鈕，將他從受創的F-16C上逃離。最後他的降落傘落地後，他發現自己正好掉在一個，貝都因人的營地中央，因此他沒時間逃跑了，貝都因人立刻將他團團包圍。這些沙漠遊牧民族立刻將他逮補，送往當地的伊拉克警局，因為當時海珊在戰前發佈了通緝令，捉拿一名聯軍士兵，可以領到一萬第納爾的獎金。之後Tice少校被送往巴格達，在那裡進行拷問，逼供，和拘禁。
F-117A所屬的37戰鬥機聯隊，他們的作戰總部設在沙烏地西南部，Khamis Mushait的山區內。當時他們收到了「Q號包裹」對伊拉克核子反應爐的戰鬥損害評估（Battale Damagle Assessment，BDA），顯示該設施仍完好無缺，因為伊拉克軍的地面防空武力太嚴密了，F-117A是匿蹤轟炸機最適合攻擊這類敵軍防空網嚴密的目標了，於是他們被派去再次攻擊核子反應爐。
在48小時內，37戰鬥機聯隊立刻把這個任務編組策劃好，排進行程裡。駕駛員聽完任務簡報後，2000時，所有地勤人員準備開始執行任務。23000時，駕駛員已經在座艙內進行飛行前確認。午夜時，所有F-117A起飛，開始執行這趟航程約1800英里的轟炸任務。當他們靠近伊拉克邊境時，他們先和加油機匯合，先進行加油任務，之後再進入敵區領空。
機隊到達投彈目標上空前，電子作戰機群先行進行對地壓制，伊拉克軍現在只要一發現雷達電波一受到干擾中斷（SAM因為需要雷達導引，所以這時已經無法運作），就知道美軍的空襲要來了，所以地面指揮官趕忙指揮所有防空武器對空進行範圍射擊。出自對美軍戰機的轟炸的恐懼，所有機砲和高射砲都瘋狂地高速射擊，過了數分鐘後，大多數的防空武器都因為過熱而暫時停火。就在這個空檔期間，F-117A機隊來到了核子反應爐目標區上空，之後以2秒鐘的投彈時間差投彈後，機隊在一分鐘之內就完成掉頭返航。但因為F-117A的載彈量不多，因此對整個核子廠區的破壞力不足，廠區設施仍然可以運作，之後37戰鬥機聯隊又再進行了幾次轟炸任務，直到戰果評估判定，確定廠區內的兩座反應爐都被破壞到完全無法恢復，和數座建築設施都受到嚴重破壞，第三座反應爐也被重創到難以恢復。
19日當天，電視新聞依然被飛毛腿飛彈的攻擊佔滿。黃昏時，伊拉克軍又發射了更多枚飛毛腿。不過就在當天下午，美軍的兩個愛國者飛彈防砲營，已經正式到達以色列境內，並展開部署，這是以色列歷史上，美國第一次派遣正規軍在以色列境內駐紮。愛國者飛彈很快就部署完畢，接著開始防禦接下來的飛毛腿飛彈的來襲。
雖然愛國者飛彈在媒體上的曝光率最高，但攔截飛彈只是被動防禦，飛毛腿獵殺行動的主力仍是放在空中攻擊。更多架的美軍戰機投入伊拉克西境的打擊行動。該日稍晚，也再次投入一波攻擊機隊前往轟炸H2和H3。美軍的情報衛星也持續在預警飛毛腿的發射，之後進一步計算出發射位置。更多架美國海軍的戰機，從航空母艦USS Theodore Roosevelt（CVN-71）和USS Ranger（CV-4）上起飛，執行轟炸共和衛隊集結點的任務。其中一架F-4G在執行野鼬任務時，被伊拉克軍的防空機砲彈幕擊中，雖然受損嚴重，但駕駛仍盡力將座機飛行到沙烏地邊境在彈射逃生，這架F-4G在沙烏地墜毀，而兩名駕駛都逃生成功，最後在友軍戰區內獲救。
聯軍在晚間仍持續將所有能投射的武力，都往伊拉克投放。連美國海軍的”silnet service”，潛艇部隊都投入轟炸行動。USS Louisvulle（SSN-724），洛杉磯級的核子動力攻擊潛艇，也在晚間朝伊拉克發射戰斧飛彈。這是軍事史上，第一次由潛艇，直接從水下攻擊陸上目標的戰鬥紀錄。
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