当时，接受了绝密任务的李贤凤担任一架伊尔-14型飞机（如图）的机长，负责装运原子弹及配套器材和运送蘑菇云中取回的样品，后来他还成为执行任务临时飞行大队的大队长、党支部书记。
原子弹临爆前，由李贤凤的机组负责将分解的原子弹，运送到前沿基地进行组装。这个任务是绝密的，不能告诉任何人。在飞行过程中，飞机利用地形地物，采取隐蔽低空飞行，通信联络上也要保持无线电静默。如此这般，飞机连续飞行多次把原子弹顺利运到目的地。原子弹运抵后，该机场没有任何不正常反应，保密效果很好。
原子弹爆炸后，又是李贤凤率领送样品的机组飞往北京，沿途战胜恶劣天气，经多次加油、吃饭后，经过8小时零8分的长途飞行于深夜2时16分，终于将样品安全送到北京。中央有关领导和专家等，在南苑机场迎接样品到达。