8月11日，美国国务院公布《关于不承认共产党政府的备忘录》，大肆诋毁中国政府。6天之后，中共中央在北戴河政治局扩大会议的第一次会议上，确定了炮轰金、马的作战方案，而在本来列出的17项会议议题中并没有炮击金、马这一项。 毛泽东随后批示彭德怀：不要在深圳方面进行原定的军事演习，以免惊动英国人。要防止蒋军大编队空军的反击，我大编队空军要做好迎战准备，但追击不得超越金、马线。限定追击的意图，是不给蒋介石造成攻击会向纵深发展的错觉。
8月22日之前的数天里，炮击的序幕已经拉开。这些天，每天均有成百架飞机组成的机群飞临马祖上空，摆出将发起解放马祖战役的架势。蒋军被迷惑，急忙把三分之二的海、空力量调防马祖区域。
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8月23日中午12点，福建前沿阵地万炮齐鸣，大小金门、大担、二担等蒋军盘踞岛屿，遭到猛烈的轰击。三天之间，10万发炮弹倾泻在这些岛屿的机场、弹药库、油库和前沿及炮兵阵地上。蒋军猝不及防，死伤3.6万余众。金门防区司令胡琏因躲入地下指挥部，幸免一死，副司令吉星文、章杰、赵家骧均伤重殒命。
在蒋军阵地上的两名美军顾问，也在炮击中丧生。当初，在讨论炮击时，毛泽东是希望最好能避免美军伤亡，以防止中美直接对抗，林彪因而建议以某种方式暗示美军躲避。但这样一来，必然暴露我军作战意图，无法达到预期的攻击效果。毛泽东又经一番熟虑，认为美国不可能因个别顾问的伤亡卷入战争，毅然决定不向美方暗示。
