El 14 de abril de 1986, despegaron 24 F-111 del 48 TFW de la USAF desde la base de la RAF en Lakenheath. A ellos se unieron cinco EF-111 desde Heyford. Había comenzado la Operación El Dorado Canyon de castigo a Libia por sus ataques terroristas. Los aviones volaron 5.600 kilómetros, e hicieron 4 reabastecimientos en cada sentido.

El portaaviones America se encontraba en el golfo de Sidra, mientras que el Mar del Coral se preparaba para abandonar el Mediterráneo y realizó una aproximación rápida desde Nápoles a través del estrecho de Messina. El grupo aéreo del America atacaría objetivos en el centro de Bengasi y proporcionaría apoyo aéreo y de supresión a los bombarderos de la USAF, mientras que los aviones del Mar del Coral atacarían el aeródromo de Benina, en las afueras de Bengasi, y proporcionarían apoyo aéreo y de supresión a los bombarderos de la Armada.

Alrededor de la 01:00, el America lanzó seis aviones de ataque A-6E TRAM Intruder con bombas Mark 82 contra el cuartel de la Guardia Jamahiriyah y seis aviones de apoyo aéreo A-7 Corsair II. El Mar del Coral, que operaba al este del America, lanzó simultáneamente ocho A-6E TRAM Intruder y seis F/A-18A Hornet. Se desplegaron cazas adicionales para patrulla aérea de combate (CAP).

El ataque comenzó en la madrugada del 15 de abril, con el objetivo declarado de enviar un mensaje y reducir la capacidad de Libia para apoyar y entrenar terroristas. Poco después del ataque, el Presidente Ronald Reagan advirtió: «Hoy hemos hecho lo que teníamos que hacer. Si es necesario, lo volveremos a hacer».

La interferencia coordinada de los EF-111 y los EA-6B Prowler comenzó a la 01:54 (hora de Libia) cuando los A-7E y los F/A-18A comenzaron a lanzar misiles AGM-88 HARM y AGM-45 Shrike para la supresión de las defensas aéreas enemigas (SEAD). El ataque comenzó a las 02:00 (hora de Libia) y duró unos doce minutos, con el lanzamiento de 60 toneladas de municiones.

Las reglas de combate de los bombarderos F-111 exigían la identificación del objetivo mediante radar y el sistema Pave Tack antes del lanzamiento de las bombas para minimizar los daños colaterales. De los nueve F-111 que atacaron Bab al-Azizia, solo tres lograron impactar sus bombas GBU-10 Paveway II. Las bombas de un F-111 no alcanzaron los barracones, sino objetivos diplomáticos y civiles en Trípoli, y rozaron la embajada francesa. Los tres F-111 asignados a Sidi Bilal lanzaron sus bombas GBU-10 sobre el objetivo.

Uno de los seis F-111 asignados al aeródromo de Trípoli abortó su misión debido a un fallo en el radar de seguimiento del terreno, pero los cinco restantes lanzaron bombas de alta resistencia BSU-49, destruyendo dos aviones de transporte Il-76. Los A-6 estadounidenses dañaron el almacén de ensamblaje de MiG de Jamahiriyah y destruyeron cuatro cajas de envío de MiG.

Dos A-6 del Mar del Coral abortaron su misión, pero cinco A-6 con bombas de racimo CBU-59 APAM y uno con bombas Mk 82 atacaron el aeródromo de Benina, destruyendo tres o cuatro MiG, dos helicópteros Mil Mi-8, un avión de transporte Fokker F27 Friendship y un pequeño avión de ala recta. Según los informes, un Boeing 727 también fue destruido durante el ataque a Benina. En doce minutos, todos los aviones estadounidenses estaban en tierra firme sobrevolando el Mediterráneo. Los aviones de ataque de la Armada habían sido recuperados a bordo de sus portaaviones a las 02:53 (hora de Libia).

Tras abandonar la zona objetivo, se informó del derribo de un F-111F. A las 19:53, todos los aviones de la Armada habían regresado a sus portaaviones. Cuando los F-111 se unieron a los aviones cisterna para su primer reabastecimiento aéreo, confirmaron la pérdida de un F-111. De regreso a Inglaterra, otro F-111 se desvió a Rota, España, debido a un sobrecalentamiento del motor.

Las labores de búsqueda y rescate del F-111 desaparecido se prolongaron durante todo el 15 de abril, pero finalizaron esa misma noche sin resultados. Posteriormente se confirmó la muerte de ambos pilotos, los capitanes de la Fuerza Aérea, Fernando L. Ribas-Dominicci y Paul F. Lorence, (indicativo Karma-52).

El ataque dejó 37 muertos y 93 heridos. El presidente libio Muamar Gadafi se mostró visiblemente afectado cuando apareció en televisión 24 horas después para protestar por los ataques. La Operación Cañón del Dorado demostró que la Fuerza Aérea podía realizar ataques de precisión contra objetivos a miles de kilómetros de distancia, un ejemplo temprano de la capacidad de alcance global de la Fuerza Aérea de EEUU.

Desde la década de 1960, la relación entre Estados Unidos y Libia se vio empañada por acusaciones de actividad terrorista, contrabando de armas y espionaje. Las tensiones entre ambos países alcanzaron su punto álgido en 1986. En enero de ese año, Estados Unidos rompió relaciones diplomáticas con Libia. En marzo, la Armada estadounidense tomó represalias después de que las fuerzas libias lanzaran misiles tierra-aire contra aeronaves de la Armada.

El 2 de abril de 1986, el gobierno estadounidense culpó a Libia de la muerte de cuatro personas que fallecieron cuando una bomba explotó en el vuelo 840 de TWA sobre Argos, Grecia. Finalmente, el 5 de abril, terroristas atentaron contra la discoteca La Belle en Berlín Occidental, matando a un soldado estadounidense e hiriendo a más de 200 personas. Estados Unidos afirmó tener pruebas «exactas, precisas e irrefutables» de la implicación libia y lanzó la Operación El Dorado Canyon.

Los resultados de la misión ayudaron a borrar ciertos mitos de la época de la Guerra de Vietnam sobre la capacidad del F-111 para desempeñarse eficazmente en combate. Las tripulaciones del F-111, utilizando los mismos pods de puntería Pave Tack empleados contra objetivos libios, destruirían cinco años después, durante la Primera Guerra del Golfo, más de 1500 vehículos blindados iraquíes. En contraste, durante la misma guerra, los tan aclamados A-10 destruyeron tan solo 900 vehículos militares iraquíes.