Советские радиотехнические подразделения обнаруживают приближающуюся к государственной границе СССР воздушную цель около 20.00 31 августа (время московское). За неопознанным иностранным самолетом устанавливается наблюдение. Поначалу считается, что это очередной PC-135. На перехват поднимаются два дежурных истребителя авиационного полка ВВС Дальневосточного военного округа, но им не удается обнаружить нарушителя.
Из заявления советского правительства
«Самолет-нарушитель вошел в воздушное пространство над Камчаткой в районе, где размещена важнейшая база стратегических ядерных сил СССР. В то же время — что теперь признано американской стороной — в этом районе близ советской границы на той же высоте находился другой подобный ему самолет-разведчик ВВС США “PC-135“.
В воздух были подняты несколько самолетов-перехватчиков. Один из них контролировал действия американского самолета — “PC-135”. Второй вышел в район нахождения самолета-нарушителя, сигнализируя ему, что он вторгся в воздушное пространство СССР. Предупреждение игнорировалось».
«Боинг» беспрепятственно пересекает Камчатку и в районе 21.00 выходит в Охотское море. Он продолжает держать курс на Сеул. Советские радиотехнические подразделения теряют самолет, но через 40 минут РЛС на острове Сахалин обнаруживает его. В воздух срочно поднимаются дежурные истребители. Тем временем рейс KAL 007 пересекает северо-восточнее города Долинска государственную границу и летит над южной частью Сахалина.
Из воспоминаний Героя Советского Союза генерала армии Ивана Моисеевича Третьяка, в 1983 году командующего войсками Дальневосточного военного округа:
«Рано утром мне на квартиру раздался звонок от начальника штаба округа, доложившего, что в наше воздушное пространство в районе Камчатки вторгся иностранный самолет. Он летел по необычному маршруту. Это нас насторожило. Части ОСНАЗа установили, что из самолета передается радиограмма на спутник. Расшифровав ее, мы узнали, что экипаж докладывает об успешном выполнении задачи по наблюдению за нашими подводными лодками, находящимися в Охотском море.
Исходя из такой обстановки, я был вынужден доложить начальнику Генерального штаба Маршалу Советского Союза Николаю Васильевичу Огаркову, который дал команду заставить самолет сесть, а если он не будет выполнять наших команд, уничтожить его».
Организовывать реализацию решения начальника Генштаба пришлось командиру дислоцированной на Сахалине 40-й истребительной авиационной дивизии ДВО генерал-майору Анатолию Корнукову, уже после распада СССР ставшему генералом армии, главкомом ВВС России. Его разбудил в 4.15 местного времени звонок оперативного дежурного: PC-135 вошел в воздушное пространство СССР и направляется в сторону Сахалина. Комдив вызывает машину, чтобы прибыть на командный пункт.
И тут чуть было не происходит конфуз, который мог стоить молодому генералу карьеры. Дело в том, что по приказанию командующего войсками ДВО он жил в недостроенном доме, чтобы быть ближе к КП, а заодно подгонять строителей. Но в то злополучное утро двери подъезда оказались заперты. Чтобы ночью не охранять подъезд от воров, солдаты повесили на входную дверь замок. Комдиву с трудом с пятого или шестого раза удалось выбить дверь плечом. Можно представить, в каком психологическом состоянии прибыл он на командный пункт.
Из заявления советского правительства
«На подходе к о. Сахалин самолет-нарушитель вновь был перехвачен истребителями ПВО. И здесь с ним попытались войти в контакт, в том числе и с помощью известной сигнализации общего вызова на международной аварийной частоте 121,5 мГц.
Советские истребители ПВО оснащены средствами связи, на которых эта частота фиксирована.
На самолете-нарушителе эти сигналы должны были быть приняты, но он на них не отвечал, в том числе на другие сигналы и действия советских истребителей.
Советскими службами радиоконтроля засекались периодические передаваемые короткие кодированные радиосигналы, обычно применяемые при передачах разведывательной информации.
Командование ПВО района, тщательно проанализировав действия самолета-нарушителя, его маршрут, пролегавший и в районе Сахалина над военными базами, окончательно пришло к выводу, что в воздушном пространстве СССР находится разведывательный самолет, выполняющий специальные задачи. Самолет шел курсом через стратегические важные районы СССР».