С марта 1944 года — на 3-м Белорусском фронте. 23 июня 1944 года началась Белорусская наступательная операция «Багратион». В этот день Фомичёва вела свою эскадрилью в составе колонны бомбардировщиков. Во втором вылете эскадрилья Фомичёвой должна была нанести удар по одному из важнейших опорных пунктов, задержавшему наступление советских войск. Клавдия и штурман эскадрильи Галина Джунковская накануне хорошо изучили эту цель во время недавнего разведывательного вылета. В ходе полёта прямым попаданием немецкого снаряда был пробит и подожжён левый мотор самолёта, убит стрелок-радист, сама Фомичёва ранена в ногу, но продолжала вести самолёт по прямой, ожидая того момента, когда Джунковская сбросит бомбы. Когда точный удар был нанесён, Клавдия довела самолёт на советскую территорию и вместе с напарницей спрыгнули на парашюте. У Джунковской обгорело лицо, ожоги 2-й степени получила и сама Фомичёва.