Ввиду продолжавшегося насилия над сербским населением Косово, югославская армия и полиция возобновили военную операцию против сепаратистов. 15 января сербы атаковали позиции сепаратистов у села Рачак, после чего албанские сепаратисты обвинили югославов в убийстве 45 мирных жителей. Белорусско-сербско-финская комиссия провела расследование, которое показало, что многие из погибших имели на руках следы от пороха, что свидетельствовало о том, что они держали перед смертью оружие. Однако с этими выводами не согласилась комиссия ЕС, которая заявила, что белорусские и сербские эксперты использовали устаревшие методы для исследований. ЕС сделало вывод о вине сербов на основании показаний 14 свидетелей с албанской стороны.

Позднее, в свое автобиографии глава комиссии ЕС Хелена Ранта утверждала, что хотя заключение комиссии не было фальсифицировано, МИД Финляндии во время ее работы не раз выражал пожелания относительно формулировок финального доклада. Независимый эксперт директор Института судебной медицины Гамбурга Клаус Пюшель, изучивший доклад ЕС, пришел к выводу, что экспертиза ЕС не показала никаких свидетельств того, что убитые были мирными жителями, и тем более того, что они были убиты сербскими военными. Однако на слова отдельных экспертов уже не обращали внимания. Западное общество, разогретое выводами комиссии, уже было готово к начало военной операции. Формальным поводом к началу операции послужило неисполнение Сербией требования НАТО «вывести сербские войска из сербской автономной области Косово и Метохия».

24 марта генсек альянса Хавьер Солана приказал командующему силами НАТО в Европе американскому генералу Уэсли Кларку начать военную операцию против Югославии. Вечером того же дня ударам с воздуха подверглись Белград, Приштина, Ужице, Нови-Сад, Крагуевац, Панчево, Подгорица и другие города Сербии.

Операция длилась с 24 марта по 10 июня. В первые три дня авиация альянса подавила югославское ПВО, далее началась бомбардировка инфраструктуры страны. Основу группировки НАТО составили авиасоединения из США, Франции, Германии и Великобритании. Воздушное пространство для развертывания натовской авиации предоставили Албания, Болгария, Македония и Румыния. Всего в операции было задействовано около 1000 самолетов.

В течение 78 дней агрессии самолеты НАТО нанесли около 2300 ракетно-бомбовых ударов по 990 объектам на территории Сербии и Черногории. Силы альянса использовали конфликт как гигантский полигон для испытания своего оружия, в том числе ракеты «Томагавк», кассетные бомбы, боеприпасы с обедненным ураном, графитовые бомбы для выведения из строя систем передач электроэнергии.

Первой целью для авиации стали сербские СМИ. Так, во время удара по белградскому телецентру погибло 16 сербских журналистов, то есть больше чем при недавней атаке редакции «Шарли-Эбдо» террористами. Объектами для атак стали фабрики, заводы, мосты, больницы, детские сады, школы, церкви и монастыри. Всего по сербским подсчетам ущерб инфраструктуре в результате авианалетов достиг 30 млрд долларов.

По информации югославских властей, с 24 марта по 10 июня 1999 года погибло больше 1700 человек, в том числе почти 400 детей, еще около 10 тыс. получили ранения различной тяжести.

«Нашу страну НАТО бомбардировало с целью тотального её уничтожения, для того, как они выразились, чтобы «вернуть её в каменный век». При этом в прицел попадали исключительно гражданские объекты. Сербия подвергалась бомбёжкам в течение двадцати четырёх часов в сутки. И так 78 дней», — отметил сербский журналист Слободан Самаджия.