因为空军严禁家属进机场，他们两人决定不带家属。告别时约定，明晨4点在新竹桥头相会，由郝子仪引领进机场。
4月17日黎明，杜道时折身而起，先把装满子弹的手枪挂在脖子上，将早已用针眼作记号的三张地图及各色铅笔等飞行用品揣入衬衣口袋，接着穿上一件机务人员常穿的浅绿色布夹克，告别妻子，悄无声息地溜出家门，并在4时前到达新竹桥畔。不一会儿，郝子仪也骑车赶到。郝子仪人地两熟，在机场门口，他向卫兵说来给中队长毛尚贞飞南京作机务准备的，就顺利进入了机场。
为便于行动，郝子仪此前已把飞机拖到跑道旁边的停机坪。一切都按预定的计划紧张地进行着。杜道时坐上正驾驶位置后，把手枪子弹推上膛递给郝子仪，指着自己的太阳穴，神情严肃地说:“万一起飞出问题，你就朝这儿打，你也别让他们抓活的！”郝子仪犹豫了一下，最后点了一下头。
时针指向5点时，天色已经大亮，为争取时间，杜道时完成一系列飞行准备工作后，立即启动发动机，并加大油门，飞机左歪右斜地起飞了。离地后，两人相视而笑，为顺利起飞而庆幸。为避开地面障碍物，飞机急剧上升，脱离机场向西南方向插去。为免遭敌机追踪拦截，他们不直接往北飞，而对正航向朝金马、厦门一带飞去。
飞到大陆上空位置后，杜道时立即向徐州机场方向飞去，因为此时江南还是国民党的地盘，江北的徐州已经解放，徐州机场已经被我军占领。
杜道时飞到陇海和津浦铁路交叉点上空后，他们遭到了敌机的攻击。为了确保飞机到达后的净空安全，他们又背离机场向东低飞，以迷惑敌机。失去目标的敌机因油少不敢盘旋，不久就返航“报功”去了。这时，杜道时他们才转向徐州机场飞去。
到达徐州我军机场附近后，飞机又升至500英尺。杜道时即按早已约定的联络方案，摇摆机翼、放下机轮，投下一个张开的白色保险伞，以示飞机请求着陆之意。在场的我空军接管人员看到了杜道时他们的联络暗号后，知道是起义飞机，急忙用电话通知防空部队，不要射击，但是已经来不及了。原来，对敌机多次骚扰义愤填膺的人民解放军高炮部队，由于未看清他们发出的请降信号，把他们当成了国民党的偷袭飞机，一时枪林弹雨铺天盖地向杜道时他们的飞机打去。
杜道时在密集火力向飞机射来的刹那间，果断驾机俯冲降低高度，急转弯脱离市区，斜插跑道延长线，立即关闭油门，用大速度下滑，飞机两点着陆（即前主轮先接地），连蹦带跳地降落在跑道二分之一处。这是一次非常惊险的着陆，由于杜道时凭着坚定的信仰和高超的技术，终于使飞机安全降落了。历经7个半小时的艰苦飞行，他们终于实现了梦寐以求的愿望。
杜道时与郝子仪二人走下挂梯，握着欢迎人群热情伸来的手，看着一张张笑脸，听着熟悉的乡音时，情不自禁地流出了喜庆的热泪。他们把帽子上的国民党军徽撕下扔掉后，才乘车离开了机场。
4月23日，杜道时与郝子仪驾驶原机飞抵北平。下午7时，他们来到中南海怀仁堂，敬爱的周恩来副主席、朱德总司令已经等候在那里。杜道时握着两位领导人刚健有力的大手，不由得心潮澎湃，再次涌出激动的热泪。
宴会时，周恩来和朱德特意让杜道时、郝子仪分坐在他们身边。席间，周恩来向他们表示了热烈的欢迎，并亲切地勉励他们为人民空军的建设贡献力量。更使他难以忘怀的是，在10月1日的开国大典上，他荣幸地驾机通过了天安门广场，接受了毛主席和老一辈无产阶级革命家的检阅。
杜道时驾机起义不久，国民党当局将杜道时的妻女驱逐出境。不久，她们也辗转回到了大陆。
1949年5月，中央军委任命杜道时为航空局（后为空军司令部）训练主任兼助教课长。1958年后，杜道时历任空军某独立大队队长、航空某学院飞行技术检查主任、副团长、顾问（师职）等职，1978年任陕西省政协委员。几十年来，他先后在27个机种上安全飞行了4000多个小时，为新中国空军建设培养了3000多名优秀的飞行员和指挥人才，并在训练、空运、航测、开辟西藏航线、保卫国土、抢险救灾等各项任务中，都为党为人民作出了卓越贡献。上级党委曾先后5次为他荣记三等功，中央军委授予他三级解放勋章。
