Trước đó 5 phút, các đài đo cao và đo xa của Đoàn Tô Hiệu và Tiểu đoàn 8 cũng báo cáo về sự xuất hiện của các mục tiêu cỡ lớn trên Biển Đông, có độ cao và tốc độ như B-52. Bộ Tổng tham mưu lệnh cho các đon vị của Đoàn Tô Hiệu và Tiểu đoàn 8 xác minh ngay vì cũng trên đường bay này, B-52 địch đã tấn công Hải Phòng vào đêm 16 rạng ngày 17-4-1972. Đây là sự lựa chọn rất quan trọng để xác định hường tấn công chính của địch. Nếu xác định không đúng, các tiểu đoàn hỏa lực tên lửa và cao xạ sẽ gặp khó khăn lớn khiu “xoay bản lề”.
Ít phút sau, các đại đội của Đoàn Tô Hiệu và Tiểu đoàn 8 đã có câu trả lời: Các mục tiêu luôn chao đảo, đường bay không ổn định về độ cao, tín hiệu luôn nhấp nháy. Từ những thông tin này, Bộ Tỏng tham mưu nhận định: Trên Biển Đông là các tốp F (máy bay chiến thuật) giả B-52 để đánh lừa ta. Còn các tốp B-52 thật đã vượt qua Sầm Nưa. Đại tá Nguyễn Quang Bích, Phó tư lệnh Quân chủng Phòng không - Không quân trực tiếp nhận báo cáo từ Bộ tư lệnh Radar về việc các tốp B-52 Mỹ đã vượt Vĩ tuyến 20. Thiếu tướng Phùng Thế Tài, Phó tổng tham mưu trưởng phụ trách Phòng không – Không quân hạ lệnh: “Báo động”. Cũng vào thời điểm đó, Bộ Tư lệnh binh chủng Radar đã truyền đạt đầy đủ thông tin tình báo của các tốp B-52 đầu tiên xâm nhập bầu trời miền Bắc cho các đơn vị tên lửa, không quân và cao xạ xử lý.
Tại Sở chỉ huy dự bị 1 của Bộ tư lệnh Thủ đô Hà Nội dự bị đặt tại hầm trú ẩn số nhà 4B – phố Yersain, Chính ủy kiêm tư lệnh Đoàn Phụng, Phó tư lệnh tác chiến kiêm Tham mưu trưởng Ngô Ngọc Dương đã quyết định phát lệnh báo động chiến đấu cấp 1 cho toàn thành phố. Các biện pháp sơ tán khẩn cấp, thậm chí là cưỡng bức được thi hành rất khẩn trương.
Các đại đội cao xạ 100 mm của dân quân tự vệ thuộc Bộ Tư lệnh Thủ đô thu sóng phân tán của các đài radar cảnh giới quốc gia, phát hiện các tốp máy bay địch bay vào vùng trời Hà Nội và truyền thông tin đến Sở chỉ huy phòng không Hà Nội. Căn cứ những thông tin đó và phối hợp với Bộ tư lệnh Sư đoàn phòng không Hà Nội 361, Bộ Tư lệnh Thủ đô phân công nhiệm vụ tiêu diệt dịch, bả vê mục tiêu cho các đơn vị thuộc quyền. Vào thời điểm 18 giờ 30 ngày 18-12-1972, tất cả các tiểu đoàn hỏa lực tên lửa của Sư đoàn 361 được lệnh đón đánh địch ở các hướng Tây Bắc, Tây và Tây Nam.
Lúc 18 giờ 48 phút ngày 18-12-1972, tiếng còi báo động phòng không nhẩn cấp rúc lên từng hồi trên khắp lãnh thổ miền Bắc Việt Nam xã hội chủ nghĩa. Từ Hà Nội đến Hải Phòng, từ Việt Trì đến Lạng Sơn, từ Hà Tây, Nam Hà đến Hà Bắc, Bắc Thái. Hệ thống cảnh giới phòng không quốc gia Việt Nam trong ngày 18-12-1072 đã xác định máy bay địch xâm nhập trước 45 phút, báo động sớm 35 phút, đủ để nhân dân, cán bộ có thời gian phòng tránh kỹ càng, để các đơn vị chiến đấu có thời gian chuẩn bị tốt hơn và giành thé chủ động ngay từ trận đầu.