陷入一片混乱。9分钟后，港口控制塔才开始播放警报：“珍珠港遭到空袭，这不是演习。重复，这不是演习！”
虽然山本五十六意识到了飞机的威力，但是他的思想还没有完全从“大舰巨炮”的传统思维中解放出来，他认为对日本海军威胁最大的仍然是美军的战列舰，所以战列舰被选定为首要攻击目标，航空母舰是次要攻击目标。然而，当时太平洋舰队的8艘战列舰、8艘巡洋舰、29艘驱逐舰和5艘潜艇停泊在珍珠港内，3艘航空母舰却不知去向，所以日军所有的弹药都倾泻在了战列舰上。
日军的第一波攻击持续了40分钟，港内的大部分军舰被击中燃起大火，港口上空浓烟滚滚，遮天蔽日。倾泻完弹药的日军飞机飞走了，美军士兵抓紧时间灭火，抢救正在下沉的军舰。但是日军留给他们的时间非常短暂，10分钟后，86架“九九”式俯冲轰炸机、54架“九七”式水平轰炸机和36架“零”式战斗机飞到港口上空开始了第二波攻击。同时参与进攻的还有5艘袖珍潜艇。在发动空袭的几天之前，日军的27艘潜艇就到达了珍珠港外，其中5艘袖珍潜艇在空袭的前一天偷偷潜入港内，打算在空袭的时候趁火打劫，然而这5艘潜艇不但没有取得战果，反而被美军击毁4艘、俘获1艘，全军覆没。
第二波攻击接近尾声的时候，港内已经没有日军感兴趣的目标了，但是日军飞机不想再把炸弹带回去，他们“看到所有的战列舰不是起火，就是沉没，便在第二次袭击的最后几分钟里集中轰炸港口的北部，炸掉了老靶舰“犹他号”和若干辅助舰。”
连靶舰都要攻击，可见港内的军舰已经被消灭干净了。两波攻击过后，太平洋舰队仅剩下43架飞机可以作战，8艘战列舰被击沉6艘，1艘遭到重创，1艘遭到中创；8艘巡洋舰被击沉1艘，7艘受到重创或中创；347架飞机被击毁、击落；伤亡4千余人。而日军仅损失了29架飞机和5艘袖珍潜艇，获得全胜！
日军参与第一波攻击的飞机已经重新装弹完毕，空中指挥官渊田美津雄打算发动第三波攻击，摧毁珍珠港的油库和维修设施。如果油库被摧毁，珍珠港将在半年之内无法使用，太平洋舰队只能撤回美国本土。但是南云忠一担心航母编队遭到美军飞机的反击，他决定见好就收，下令返航。
袭击开始后40分钟，日本驻美国大使终于把“最后通牒”交到美国人手中，美国国务卿赫尔愤怒地说：“我供职五十年，从未见过这样一份满篇卑鄙的谎言和歪曲的文件”，他厌恶地挥手把日本大使赶了出去。珍珠港偷袭行动在战术上非常成功，但是在战略上却非常失败，它彻底激怒了美国人，把美国拉入了战争漩涡。
美国终于参战了！蒋介石和丘吉尔非常高兴，他们睡觉的时候都差点笑出声来。