刘承司在经过一夜的反复思考后下了一个决定，他决定叛逃。他第二天不仅写出了深刻的检讨，还当面向领导再三的各种保证，最后刘承司如愿得以复飞。
1962年3月3日，中国大陆空军少尉刘承司驾驶1架战斗机（机号1765）从浙江路桥起飞进行飞行作业，最后飞向台湾桃园机场。刘承司成了新中国以来首位成功驾战斗机叛逃台湾的大陆军官。
大陆高层对刘承司叛逃一事极为震惊，随后空军便进行了大整顿，包括对战斗机安装更为先进的雷达探测，划出禁飞路线，一旦越线直接击落。而刘承司所在部队也遭受牵连，不仅整个部队被撤回上海，还对刘承司的多名直属上司直接撤职，该部队最高领导也由大校降为上校。
刘承司驾战斗机来台，令台感到很震惊和突然，毕竟是第一位从大陆驾驶战机抵台的军方人士。当天台空军正在桃园空军基地执行飞行训练，两架台空军战机在桃园上空飞行时，突然从云层中窜出一架大陆战斗机，原本正要降低高度准备降落的台飞行员慌忙中发出地面警报并随即转为警戒。
随后地面获知这架大陆飞来的战机是叛逃来台的大陆飞行员，正在空中进行警戒的两架台战机收到地面传来的消息后，解除一级警戒，但依然停留在空中兜圈子以监视刘承司驾战斗机。因台训练的战斗机的油箱里原本只有足够训练飞行的油，在天空不停的转圈子很快就将油箱的消耗干净，最后两名台方飞行员无奈之下跳伞，因飞机高度过高，两名飞行员遇难。
