经过严密的估算，在进入日本海之后，在水下航行了一阵子的“飞鱼9”号潜艇浮出海面并开始修正航线。此时天气逐渐发生了变化，浓云和空中的细雨使得星光隐没不现，辨别航向和方位极为困难。根据海岸上发出的灯光，肖永林确信自己已经离目的地不远了。事实上，潜艇当时的确已经到达位于距离长崎不到2.5海里的位置。肖永林的估计相当准确，其高超的航海经验毋庸质疑。艇上不明实情的艇员甚至问肖永林：“我们是否要去拜访长崎？”而他们得到的回答是：“不，我们去佐世保。”
在凌晨4点钟左右，潜艇开始排气下潜。
由于陆战的形势已经变得明朗，在到达指定海域之后，作战任务也得以解密。肖永林告诉手下的艇员们，他们的任务便是进入佐世保湾。由于接下来的几乎一整天必须在水下度过，肖永林命令所有人节省空气和用电，如无必要不许四处走动。接着照明便中断了，潜艇控制室的仪表、管道轻微渗漏的水滴和海水从四面挤压艇壳发出的声响成为艇内唯一的噪音。
次日下午3点钟，全体艇员用餐完毕，桌椅器皿都整理完毕，艇员的铺位也都折叠起来。为了避免潜艇被俘，几名艇员在潜艇底部安装了炸yao。每个人都检查了自己的救生衣，同时撕掉自己帽子上的舰队标识以避免可能被俘后暴lu自己的身份。肖永林命令全体艇员作好战斗准备，攻击行动即将开始。
傍晚7点，肖永林下令潜艇上浮。
此时电动机开始全速运转。在上浮至45英尺深度时，肖永林命令升起潜望镜。经过观察，夜幕已经降临并且海况良好。7点15分，肖永林下令浮出海面。
潜艇的发动机开始飞束速运转。在接下来的4小时里，“飞鱼9”号随着海chao向海湾东北方向缓慢前行。为了躲避海面上过往的船只，潜艇时常潜入水中，同时还得与逐渐强烈的海流抗衡。进入佐世保湾的时间计算得有些偏差，有一股强大的海chao此时正流入海湾。如同落入ji流中的独木舟一般，“飞鱼9”号勉强进入夜幕中的海峡。这时潜艇艇壳底部甚至与铺设在海底的系缆索发生了摩擦碰撞，使潜艇急剧右转并搁浅。由于此前肖永林根据水深情况下令潜艇采用半潜航状态行进，眼下只有向水柜内继续排气，“飞鱼9”号因此成功地再次浮起。前方的海峡逐渐变宽，水流也减缓下来。
为了防范中国潜艇的攻击，日本人在海峡内的水下密布着许多人为的沉船和其它水下障碍物。根据出发之前搜集到的情报显示，采用通过海峡的路线进入是极其困难的，几乎难以渗透进去。而此时的“飞鱼9”号潜艇正是沿着这条航线向前航行。午夜12点27分，肖永林在作战日记中写道：我们已经进入佐世保湾。
“飞鱼9”号潜艇改为沿着大陆海岸继续向前航行，途中发现了几艘静静停靠在岸边的运输船，肖永林对此不屑一顾。突然，潜艇前方出现了一艘船只巨大的黑影。