北约对南联盟的军事行动以空中攻击为主,辅以海军舰艇从地中海沿岸对南境目标进行巡航导弹攻击,因而其作战方式可概略表达为“空中-太空-海上突击”。北约对南“空中-太空-海上突击”行动在时间上分为两个阶段。第一阶段从3月24日至5月9日,持续6周,主要打击目标是南联盟空防系统、指挥和控制中心以及驻科索沃的南军等军事目标。在这一阶段,北约14个参战国的1000多架战机和数十艘战舰不分昼夜,轮番出击,向南军发射了约1500枚精确制导的巡航导弹、1392枚子母弹以及大量联合直攻炸弹,攻击南联盟境内数百个目标。开战头一个月,北约平均每天出动战机达300架次,其中约100架次用于直接军事打击。但由于天气不佳,南联盟境内终日云遮雾罩,能见度低,适于轰炸的日子不多,加上南军巧妙而勇敢的抵抗,北约对南联盟的空中进攻效果有限,未能摧毁南联盟空防系统,达到迫使南联盟屈服的目标。南联盟在反击过程中,击落了2架北约固定翼飞机,包括一架被认为是不可能被击落的F-117战机。
从5月10日至6月10日,是科索沃战争的第二阶段。此时,北约平均每天出动战机约600-700架,其中约200架用于直接军事攻击。在高峰时期,平均每天参与直接军事打击的北约战机达300架次。在第二阶段,北约除继续打击南防空体系、兵营、弹药库、指挥中心、机场等军事目标外,还对南境桥梁、发电厂、油库等经济目标发动了打击,并计划出动20万地面部队占领南全境。在此过程中,北约使用了大量高科技装备。如为破坏南电力供应,北约使用了CBU-94石墨炸弹。石墨炸弹可造成变电站和输电线路大面积短路而不破坏电厂;出动电子战飞机攻击南电脑系统,削弱其抵抗能力;使用杀伤力极大的子母弹重点猎杀南军人员与装备。这种子母弹内装200个子弹头,每枚子弹头爆炸后可以产生几百个碎片,其杀伤范围可覆盖一个足球场大小。此外,北约还在南境投掷了37000枚贫铀弹,使南领土上空弥漫着23吨贫铀-238颗粒。