נתיב השיט לאחר היציאה מנמל שרבור עובר במפרץ ביסקאיה, שבו סופות עזות בחורף, אך הספינות היו חייבות לצאת מיד עם השגת האישור. הדבר חייב הכנת מקום מפלט זמני לספינות עד שמזג האוויר יהיה נוח יותר. כניסה לנמל ביניים עקב קשיי מזג אוויר היא מהלך מקובל בים, אך היציאה ממנו הייתה מחייבת הצגת מסמכים מתאימים, ומכך רצו מארגני המילוט להימנע. הדר קמחי הכיר היטב את אזור דרום אנגליה מהתקופה שבה קיבל את הצוללות מסדרת T שנמכרו לחיל הים על ידי הצי המלכותי הבריטי (אח"י לויתן, אח"י דקר ואח"י רהב). אזור הים שבין פורטסמות' לסאות'המפטון, המוגן מדרום על ידי האי וייט, הוא אזור שבו ספינה יכולה למצוא מחסה מסופות אף ללא כניסה לנמל. נקבע שאוניית סוחר תהיה בקרבת מקום בכוננות, לסיוע בעת הצורך. רב החובל מיכה זנד נשלח לנמל אנטוורפן עם ייפוי כוח להפנות לאזור אונייה של צים שתתאים לכך. הוא בחר באונייה נהריה.
בשבת שקדמה להפלגה יצא הדר קמחי ללונדון, שם נפגש עם הנספח הימי סא"ל אליעזר דגן והכניס אותו בסוד העניין. הם דנו בהתפתחויות העלולות לנבוע מבקשת מפלט במימי בריטניה. הם סיכמו כי הכוח יימנע מכניסה לנמל כדי לא לאפשר למנהל נמל כלשהו לעכב את היציאה, וכי ידבקו בסיפור הכיסוי, על פיו הספינות נשלחות על ידי המספנה לחברת "סטארבואט", והצוותים המאיישים אותן הם ישראלים לפי סיכום בין המספנה לקונה. הספינות אינן מפרות את החוק הבינלאומי, ושהייתן במים טריטוריאליים עקב מזג אוויר סוער היא דבר מקובל בים ואינה מחייבת הודעה מוקדמת. הספינות, שימתינו באזור מוגן יחסית לשיפור מזג האוויר, לא תהיינה חייבות לדווח לאן פניהן מועדות, ומנהל נמל לא יוכל לדרוש הצגת ניירות כלשהם. עם זאת הובהר בין קמחי לדגן שהגעת הספינות לחופי בריטניה עלולה ליצור סיבוכים, ותיעשה רק במקרה שהנתיב לישראל יהיה חסום בסערה.
הכנות לתדלוק בים.
מכיוון שהספינות לא היו יכולות להיכנס לנמלים במהלך המילוט לארץ, היה צורך לתדלק אותן בלב ים. תדלוק כזה חייב הכנה טכנית מוקדמת של אוניות סוחר, והסבתן לאוניות תדלוק. ספינות סוחר משתמשות בדרך כלל בדלק מזוט קל, ואילו ספינות סער מונעות בסולר. לפיכך היה צורך להכין מכלים, מערכת צינורות ומשאבות ייעודיות לקליטת הסולר על סיפון אוניית הסוחר באופן שלא יעורר חשד. הוכנה אפשרות לנשיאת 200,000 ליטר סולר בכל אחת מהאוניות המתדלקות, והאדריכל הימי, קצין חיל הים לשעבר אדמונד וילהלם ברילנט מקווי אירופה של חברת צים, תכנן ופיקח על הכנת מערכות התדלוק המיוחדות לספינות ותרגול ובחינה. במהלך התרגול נתגלתה תקלה והיא תוקנה. כמו כן טיפל בנושא היציאה לים מבחינה חוקית עם ללוידס כדי לפתור בעיה ליגאלית זו. האונייה לאה פרקה סחורה ואז עברה לנמל קישון לביצוע ההסבה. משך פעילות ההסבה מרגע קבלת הפקודה כולל פריקת סחורה ועד יציאה לים למבצע היה 12 שעות.
לתדלוק הראשון מערבית לגיברלטר נבחרה האונייה לאה של חברת צים. האונייה הייתה בעלת שוקע של 6.25 מ', שוקע רדוד למדי שאיפשר התקרבות לחוף. "לאה" טענה בנמל אשדוד פוספטים לנמל קסיס בפורטוגל, והוכשרה לביצוע התדלוק על ידי בתי המלאכה של צים. הדלק הדרוש לספינות, בכמות של 200,000 ליטר, אוחסן ב בתחתית האונייה ובמכל קדמי. המכלים עברו ייבוש וניקוי מיוחד, בפיקוח סרן אלי קמה.
לבקשת חיל הים קיבל רב חובל אמנון תדמור את הפיקוד על א/מ "לאה". תדמור נקרא למפקדת חיל הים, שם קיבל תדרוך ופקודת מבצע מרמי לונץ. צוות חיל הים בראשותו של רס"ן יצחק דוידי צורף לאונייה כדי לסייע בקישור לחיל הים. כן צורף צוללן משייטת 13.
תדלוק ספינות מאונייה בלב ים הוא אירוע המושך תשומת לב של כלי שיט וטייס קרובים, ולכן תוכנן להתחילו ולסיימו בשעות החשכה. לשם כך הוכנה צנרת שתאפשר לתדלק את חמש הספינות במקביל. הצינורות הוכנו בהתאם, ולאונייה סופקו גם צמיגי מטוסים שנועדו לשמש כמגנים בולמי חבטות, כדי למנוע נזקים מהצמדת הספינות בלב ים במהלך התדלוק.
הקברניט אמנון תדמור לא הסכים להצמיד את הספינות לאונייה כי חשש לגרום להן נזקים. החליט לתדלק מהירכתיים שתי ספינות בו זמנית, תוך כדי גרירה איטית.
בעת הניסויים התברר כי הצינור כבד וקשה לאנשים למשוך אותו. לקראת ההפלגה הגיע צינור קל יותר. למרות זאת, החליט קצין המכונה שהיה אחראי לתדלוק, סרן אלי קמה, שלא לשנות מהציוד שתורגל ונבדק. קמה החליט וביצע את התדלוק עם הצינורות הכבדים שאיתם תירגל. על מנת לקצר את משך התדלוק נעשה התדלוק בזוגות. ביצוע התדלוק ארך יותר זמן מהמתוכנן וגלש לשעות האור. ואכן משך תשומת לב של כלי שיט אחרים ומסוק ספרדי נשלח לתצפית ולזיהוי ועקב מקרוב על הפעילות.
התדלוק השני תוכנן להתקיים ליד האי מלטה. לתדלוק זה הוכנה אוניית הנוסעים א/מ דן (לשעבר א/מ בילו). "א/מ דן" הייתה גם אוניית גל-נוע ויצאה במיוחד למשימת התדלוק. הכנתה נעשתה בנמל חיפה על ידי מספנות ישראל, לפי תכנון ופיקוח קצין המכונה של קצין המכונה של שייטת ספינות הטילים רס"ן חנוך בן אליהו.
לצורך אחסון הדלק הופקעו מחברת פז חמישה מכלי דלק שיועדו לתחנות דלק בכמות כוללת של 200,000 ליטר. המכלים הורכבו במחסן המכוניות של האונייה ונקשרו לסיפון. שתי משאבות דלק התקבלו מצה"ל ואורגנה צנרת במחסן. כרב החובל מונה סא"ל (מיל) יוסף דרור. צוות חיל הים שצורף ל"א/מ דן" היו סרן אבנר קורא כאחראי לתדלוק, צבי עירוני כקצין מכונה ועוד שני מכונאים ושני אלחוטנים. הצוות ביצע תרגילי תדלוק עם ספינת טילים לפני היציאה. שלא כמו "א.מ. לאה" שעשתה את התדלוק במסגרת הובלת מטען, ה"דן", כאוניית נוסעים, יצאה במיוחד למשימת התדלוק ותוכננה לחזור לארץ בסיומה.
בנוסף לשתי האוניות שגויסו לצורך התדלוק הימי גויסה בנמל אנטוורפן האונייה א/מ נהריה. היא הופעלה בקטע הראשון בו לא היה צורך בתדלוק. האונייה הייתה בפיקוד רב חובל מאיר פרויס, ונבחרה על ידי נציג חיל הים רב חובל מיכה זנד. היא נועדה לשמש כאוניית עתודה לקטע הראשון של המילוט, למקרה שהספינות יזדקקו לה, ולשמש לתצפית על מזג האוויר. היות שבקטע הזה הספינות היו עדיין מלאות בדלק, לא נשאה האונייה דלק עבורן. האונייה יצאה ב-22 בדצמבר לאזור המתנה מדרום לאנגליה.
האונייה "לאה" יצאה מנמל אשדוד ב-15 בדצמבר 1969 לקראת המפגש מערבית לגיברלטר, והאונייה "דן" יצאה מנמל חיפה ב-20 בדצמבר לקראת המפגש בקרבת מלטה. היציאה תוכננה ל-21 בדצמבר אך רב החובל יוסף דרור החליט להקדים את היציאה, מכיוון שנדרש יום שהיה באזור, ודרור הודיע שמצא מקום עדיף ליד האי למפדוזה, רחוק מנתיבי האוניות ומזג האוויר בו שקט.
בנוסף לאוניות אלו, אותרו אוניות סוחר ישראליות נוספות שהיו בקרבת נתיב ההפלגה. ביום היציאה נמצאו ארבע אוניות באזור: א/מ "נהריה" שהוזכרה לעיל, וכן א/מ רחל וא/מ מרים של חברת צים שהיו בקרבת הנתיב ואילו א/מ פלמ"ח של הקיבוץ המאוחד נמצאה בדרום אנגליה. אוניות נוספות שאותרו היו א/מ תמר, א/מ אסתר, א/מ הדר וא/מ אתרוג. האוניות לא קיבלו מידע על המבצע והמעקב אחרי מיקומן בוצע במפקדת חיל הים.
בקטע הדרך האחרון, כאשר הועלה חשש שהדלק בספינות לא יספיק, הוכנה בנמל חיפה האונייה א/מ אשל לתדלוק, אך לא היה בה צורך והיא לא יצאה מהנמל. הספינות הצליחו להגיע לנמל חיפה עם יתרת דלק קטנה ביותר.
הכנות ליציאה בשרבור.
במקביל להיערכות אוניות הסוחר, נעשו בשרבור ההכנות האחרונות למילוט. נערכו ניסויי ים אחרונים, ובהם הסתבר כי הספינות סובלות מתקלת איכול המדחפים. המספנות המשיכו ורכשו מדחפים מחברות שונות והספינות המשיכו בניסויי הפלגה. לתקלה שנפתרה רק מאוחר יותר היה גם צד טוב, מכיוון שהספינות הוחזקו מלאות בדלק שהוזמן בכמויות קטנות כדי לא לעורר עניין והיציאה להפלגות ניסויים הייתה שגרה. הוספת מכלים מתנפחים לדלק נשללה כי לא ניתן היה להגדיל משמעותית את הטווח, והטרדה וסיכוני הבטיחות היו רבים. על הסיפון הותקנו שתי חביות לשמן מנועים.
אמצעי הקשר והגילוי היו מינימליים. ל-4 ספינות הותקן מכ"ם מסחרי תוצרת "קלוין יוז". רק לשתי ספינות אח"י סופה ואח"י געש היה מכשיר קשר שאיפשר קשר למפקדת חיל הים. לשלושת האחרות היו מכשירי קשר נישאים לטווח קצר.
צוותי הספינות היו מינימליים להשטה. בשרבור היו במשך השנה כ-40 אנשי צוות שטיפלו בכל הספינות, אך לקראת ההפלגות נשלחו מהארץ בטיסה ב-21 בדצמבר 80 אנשי צוות נוספים, ומספר המפליגים הכולל עלה ל-119 איש. אנשי הצוות שהגיעו נדרשו לא להתבלט בעיר ונשארו בספינות ובבתי משפחות המשלחת.
השקת הספינה האחרונה, אח"י חץ, נקבעה ל־15 בדצמבר. המספנה שבדרך כלל עסקה בכלי שיט קטנים יותר הפעילה שהוריד את הספינות למים. המועד להשקת ספינה היה תלוי בגאות המקסימלית הנוצרת פעם בחודש. לקראת ההשקה התברר כי יש צורך בתיקון באחד המנועים, שאותו קל היה יותר לבצע בתוך מבנה המספנה מאשר ברציף הנמל. למרות זאת שכנע הצוות הישראלי את צוות המספנה, בסיוע הבעלים אמיו, להוריד את הספינה למים בכל זאת ולבצע את התיקון כאשר הספינה קשורה לדוברה. הספינה ביצעה הפלגת ניסיון אחת והוגדרה כמוכנה ליציאה.