Perjalanan KLB dengan menggunakan lokomotif uap buatan Jerman ini dimulai pada sore hari. Penumpangnya adalah orang nomor satu Republik Indonesia, Presiden Soekarno dan keluarga.
Turut pula dalam rombongan Wakil Presiden Mohammad Hatta, para menteri, staf, serta keluarga mereka.
KLB berangkat dari Stasiun Manggarai menuju Halte Pegangsaan. Kereta api berhenti tepat di belakang rumah Bung Karno di Jalan Pegangsaan Timur 56.
Setelah 15 menit keberangkatan, KLB kembali ke Stasiun Manggarai dan memasuki jalur 6. Kereta api kemudian melanjutkan perjalanan ke Jatinegara dengan kecepatan 25 kilometer per jam.
KLB berhenti di Stasiun Jatinegara menunggu sinyal aman dari Stasiun Klender.
"Menjelang pukul 19.00, KLB melanjutkan perjalanan tanpa lampu dan bergerak lambat agar tidak menarik perhatian para pencegat kereta api yang marak di wilayah itu," tutur mantan pengawal Bung Karno, Sukotjo Tjokroatmodjo, dalam buku 70 Tahun Paspampres.
Dalam perjalanan sangat rahasia ini, pengamanan dilakukan ekstra ketat. Tak hanya di dalam kereta, pengamanan juga dilakukan di jalur jalan raya yang bersinggungan dengan jalur kereta. Sebuah gerbong kosong diletakkan sebagai barikade untuk menghalangi serangan yang sewaktu-waktu bisa dilakukan kelompok anti-pemerintah.
Selepas Stasiun Klender, lampu KLB dinyalakan dan kereta api langsung melaju cepat dengan kecepatan 90 km per jam. Sepanjang perjalanan, KLB hanya berhenti dua kali, yakni di Stasiun Cikampek pada pukul 20.00 dan Stasiun Purwokerto pukul 01.00.
Kereta tiba di Yogyakarta pada tanggal 4 Januari 1946 pukul 07.00. Mulai di hari itulah, kegiatan kepresidenan dan kemudian diikuti kegiatan pemerintahan resmi dipindahkan dari Jakarta ke Yogyakarta.