24 lutego, około godziny 4.00 nad ranem czasu polskiego (5.00 czasu kijowskiego), rozpoczął się szeroko zakrojony atak sił zbrojnych Federacji Rosyjskiej na terytorium Ukrainy. Uderzenie lotniczo-rakietowe w pierwszej kolejności skupiło się na bazach lotniczych, posterunkach radiolokacyjnych, stanowiskach dowodzenia i rozpoznanych stanowiskach ogniowych obrony przeciwlotniczej. Rosjanie użyli samolotów uderzeniowych Su-24M, Su-34 oraz bombowców strategicznych Tu-95MS i Tu-160. Te ostatnie wystrzeliwały pociski manewrujące dalekiego zasięgu, pozostając poza obszarem oddziaływania ukraińskich systemów obrony powietrznej. Po wstępnym obezwładnieniu celów do ataku przystąpiły samoloty szturmowe Su-25SM. W akcji znalazło się także mieszane ugrupowania śmigłowców transportowych Mi-8 i szturmowych Ka-52 oraz Mi-28N.
Jedna z operacji śmigłowcowych miała na celu opanowanie lotniska Hostomel, leżącego ok. 15 km od Kijowa. Znajduje się tam główny hub linii Antonowa, gdzie stacjonują ciężkie transportowce An-124, An-22 i An-225. Formacja około 20 uzbrojonych śmigłowców transportowych Mi-8 w eskorcie szturmowych Ka-52 (cała grupa uderzeniowa liczyła 34 maszyny) wysadziła 200-osobowy pododdział rosyjskich żołnierzy, który zajął część portu lotniczego. Śmigłowce z desantem napotkały w tym rejonie na silny ogień przenośnych rakietowych systemów przeciwlotniczych. Nad Dnieprem na północ od Kijowa zestrzelony pociskiem z przenośnego przeciwlotniczego zestawu rakietowego został zestrzelony śmigłowiec transportowy Mi-8MTW, który natychmiast spadl do wody. Na zarejestrowanym materiale wideo można zaobserwować jak jeden rosyjski śmigłowiec nieustalonego typu eksplodował w powietrzu nad lotniskiem. Druga maszyna tego typu w wyniku uszkodzeń wykonała natychmiast przymusowe lądowanie w terenie przygodnym. Tym ostatnim okazał się Ka-52, który został przejęty przez ukraińskich żołnierzy. W późniejszej części dnia ofiarą ukraińskich przeciwlotników padł jeszcze trzeci śmigłowiec, również Ka-52, który wpadł do rozlewiska rzeki Dniepr pod Wyszogrodem.
Strona ukraińska podała, że myśliwce MiG-29 z broniącej ukraińskiej stolicy 40. Brygady Lotnictwa Taktycznego zestrzeliły dwa kolejne rosyjskie śmigłowce. Z kolei na konto ukraińskich Su-27 zapisano dwa wrogie myśliwce Su-30SM. Na lotnisku Hostomel, mimo strat, okrążenia i naporu ukraińskiej Gwardii Narodowej, Rosjanie do godziny 20.00 wciąż utrzymywali swoje pozycje.
Ponadto, w rejonie Woroneża, około 100 km od granicy z Ukrainą, z nieznanych przyczyn rozbił się rosyjski samolot transportowy An-26. Maszyna ta należała do 35. Mieszanego Pułku Lotniczego i prawdopodobnie brała udział we wsparciu toczących się operacji bojowych.
Sztab Generalny Sił Zbrojnych Ukrainy poinformował o zestrzeleniu w całym dniu ogółem siedmiu samolotów Sił Powietrzno-Kosmicznych Federacji Rosyjskiej oraz sześciu śmigłowców. Dwa samoloty zidentyfikowano jako bombowce Su-24M. W rejonie zamkniętej Strefy Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej zestrzelony został rosyjski samolot szturmowy Su-25SM. Strona rosyjska przyznała się jedynie do utraty tego ostatniego Su-25SM, utrzymując jednak, że był to wypadek w następstwie błędu w technice pilotażu.