На борту самолета также находились канадский и американский штурманы Расс Бегнел и Гарольд Ренегард, они поддерживали постоянную связь с наземными навигационными службами. Также в состав экипажа была включена команда специалистов из КБ Николая Дмитриевича Кузнецова, которая должна была наблюдать за поведением двигателей. Для этого в салоне самолета были установлены дополнительные приборы. Инженеры снимали показания с сотни датчиков, расположенных в местах наиболее вероятной опасности. Для принятия экстренных мер во время полета от ОКБ должны были лететь сам Андрей Николаевич Туполев и его заместители Николай Ильич Базенков и Леонид Львович Кербер. По состоянию здоровья Туполев лететь не смог, он отправил на самолете своего сына Алексея Андреевича.
Нину Петровну Хрущёву сопровождала дочь Рада с мужем Алексеем Ивановичем Аджубеем. Также в составе делегации летели министр иностранных дел Андрей Андреевич Громыко, министр высшего и среднего специального образования СССР Вячеслав Петрович Елютин, начальник Главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР, постоянный представитель СССР при Международном агентстве по атомной энергии, член-корреспондент АН СССР Василий Семёнович Емельянов, лечащий врач Хрущёва профессор Александр Михайлович Марков. Идеологическая группа — заведующий отделом пропаганды и агитации ЦК КПСС Леонид Фёдорович Ильичев, главный редактор газеты «Правда» Павел Алексеевич Сатюков, политический обозреватель Юрий Александрович Жуков, помощник Хрущёва по дипломатическим вопросам Олег Александрович Трояновский. Человек 10 личной охраны, несколько стенографисток и машинисток, повара и официанты. Всего с экипажем на борту оказалось около 80 человек.
Была тщательно проработана система навигационного обеспечения перелета. Для получения упреждающей информации о погодных условиях по трассе впереди «основного» самолета, опережая его на 45 минут, летели два Ту-104, в одном из которых находился начальник «Аэрофлота» Евгений Фёдорович Логинов, на другом — командир отдельного авиаотряда №235 гражданской авиации, шеф-пилот Борис Павлович Бугаев. Во время перелета Атлантического океана они систематически передавали на Ту-114 сводки погоды. Их дублировали радиоданные с советских рыболовных судов, расположенных по цепочке на расстоянии 200 миль друг от друга от Исландии до американского побережья. С той же целью в океане заняли позиции и боевые суда — эсминцы «Смелый», «Стремительный», подводные лодки. В случае аварии, вынужденной посадки летчикам Ту-114 предписывалось тянуть к ближайшему судну.
Вылет был назначен на раннее утро 15 сентября 1959 года, с учётом разницы в часовых поясах между Москвой и Вашингтоном. Командир запасного экипажа Константин Петрович Сапелкин доложил, что самолет готов к полету и экипаж ждет команды к старту. Накануне полёта Иван Александрович Серов по-дружески, чтобы не вызывать лишних подозрений, намекнул Туполеву:
— Неплохо бы ещё раз проверить все провода в электросистеме борта, вдруг что отпаялось. Особенно в двигателях.
Всегда осторожный Андрей Николаевич тут же распорядился прозвонить все контакты. И верно, в двигателе №2 «хрущёвского» самолёта обнаружилась плохая пайка провода, по которому подавался сигнал на впрыск керосина в двигатель стартера при запуске.
Провод перепаяли, заодно пропаяли наиболее важные цепи и в остальных двигателях. Профилактика пошла на пользу электросистеме — двигатели завелись без нежелательных задержек.
У трапа самолёта Первый секретарь ЦК попрощался с провожавшими его членами Президиума.
— В путь, товарищи! До свиданья, — сказал Никита Сергеевич,
Отзвучали последние приветственные напутствия. Один за другим взревели двигатели, взметая облачка пыли, и «Ту-114», дрогнув, медленно вырулил на взлётную полосу аэропорта Внуково. Ровно в 7 часов самолет, оторвавшись от земли, взял курс на запад.
Делегация летела на первом опытном образце Ту-114 с бортовым номером Л-5611, использовавшемся во время государственных и эксплуатационных испытаний. Кроме двух Ту-104 — разведчиков погоды, его сопровождал резервный Ту-114, экипажем которого командовал лётчик-испытатель ОКБ Туполева Иван Моисеевич Сухомлин.
Кратчайший путь из Москвы в Вашингтон лежит отнюдь не на широте Москвы. Самолёты летели по т. н. «дуге большого круга», иногда отклоняясь от прямой линии.
Прошли Великие Луки, Ригу, Стокгольм, Берген. Теперь под крылом был океан. В 10:18 миновали эсминец «Смелый», ожидавший в 200 милях от Бергена, в 10:58 траулер «Добролюбов», в 11:18 траулер «Заволжск», в 12:35 эсминец «Стремительный». Сквозь иллюминатор в сильный бинокль было видно, как океанская волна кладёт суда с борта на борт.
