夏威夷羣島位於北太平洋，東距美國西海岸約3800千米，西距日本約6000千米，距菲律賓約7000千米，戰略地位十分重要，素有“太平洋心臟”之稱。夏威夷羣島的主島是瓦胡島，珍珠港就位於瓦胡島南部科勞山脈和懷特奈山脈之間的最低處，因盛產有珍珠的牡蠣而得名，是個天然良港，整個海灣形同伸向內陸的雞爪，只有通過330米寬的狹窄水道與太平洋相通。港區水域面積約25平方千米，平均水深12米，港灣內的懷皮奧半島、珍珠城半島和福特島將珍珠港分爲四個小港灣，可同時停泊各種艦艇500艘。美國於1909年開始基地建設，陸續建成了設備齊全的大型造船廠、幹船塢、碼頭、油庫等設施，1919年和1922年相繼建立了潛艇基地和航空基地。1933年起爲了遏止日本的擴張，美國進一步加大建設，使之成爲美國在太平洋上主要海軍基地和重要後勤基地。自1940年5月起，美國太平洋艦隊常駐珍珠港，珍珠港更是成爲日軍南進的眼中釘肉中刺。
美國太平洋艦隊常駐珍珠港後，開始加強夏威夷地區的防禦。美國陸軍於1941年2月成立夏威夷警備司令部，由華特·肖特陸軍中將任司令，統一指揮夏威夷地區的第二十四、二十五步兵師和海岸炮兵、陸軍航空兵等部隊，共約4.3萬人。
太平洋艦隊司令爲金梅爾海軍上將，以珍珠港爲母港的艦艇包括3艘航母、9艘戰列艦、20艘巡洋艦、69艘驅逐艦和27艘潛艇在內的百餘艘。
12月7日凌晨，停泊在珍珠港的軍艦有8艘戰列艦、8艘巡洋艦、29艘驅逐艦和5艘潛艇，加上其他艦艇和輔助艦艇共94艘。
當時在海上活動的美軍艦艇約30艘，分爲四個編隊：哈爾西中將指揮“企業”號航母、3艘巡洋艦和9艘驅逐艦，11月28日從珍珠港出發，向威克島運送戰鬥機，正在返回珍珠港途中，原本是計劃在12月6日晚回到珍珠港的，由於種種原因在日軍發起攻擊時，還在瓦胡島以西約370千米處，逃過一劫；“列剋星敦”號航母、3艘巡洋艦和3艘驅逐艦，12月5日從珍珠港出發，向中途島運送戰鬥機，此時在瓦胡島以西約1300千米海域；“印第安納波利斯”號重巡洋艦和5艘掃雷艦艇正在約翰斯頓島附近進行演習；“明尼阿波利斯”號重巡洋艦和4艘掃雷艦艇已結束演習，正在返航途中，此時距離瓦胡島僅46千米。此外太平洋艦隊所屬的“薩拉託加”號航母、“科羅拉多”號戰列艦等軍艦則在美國本土整修。
美軍在夏威夷地區的航空力量由三部分組成，總共約350架飛機。其中的陸軍航空兵部隊，也就是通常所說的夏威夷空軍（此時美國尚未成立獨立的空軍），由費列德·馬丁陸軍少將指揮，下轄第十八轟炸機聯隊和第十四驅逐機聯隊，分別以希凱姆機場和惠勒機場爲主要基地，共有32架B—18轟炸機、12架B—17轟炸機、12架A—20轟炸機、99架P—40戰鬥機、39架P—36戰鬥機、14架P—26戰鬥機。
海軍航空兵主要以卡紐黑和福特島機場爲基地，共有71架PBY“卡塔林那”水上反潛巡邏機、14架OS2U“魚狗”艦載觀察機（其中9架在戰列艦上）。
海軍陸戰隊航空兵以伊瓦機場爲基地，共有11架F4F“野貓”戰鬥機、24架SBD“無畏”魚雷機和8架SB2U魚雷機。
1941年4月，夏威夷美國陸海軍經過磋商，達成了空中防禦協定，遠距離空中警戒由海軍承擔，近距離空中防衛由陸軍負責。
肖特中將認爲夏威夷的日本人和日裔美國人對飛機的破壞將會使飛機最有可能遭到損失，所以命令將飛機密集排列在跑道與停機坪之間的滑行彎道上，以便於採取安全警戒措施，但一旦遭到空襲，只要一枚炸彈爆炸就會迅速波及到所有飛機！
1941年12月7日凌晨四時，（夏威夷時間，下同。即東京時間12月7日二十三時三十分）突擊編隊經十二天約6600千米的航程，順利抵達珍珠港以北約420千米的預定展開海域。飛行員被喚醒，各自繫好象徵吉祥的千針帶，留下附有頭髮或指甲的遺書，然後吃過早飯，在作戰室裡聽取最後的簡況介紹，等待出擊命令。
五時三十分，“利根”號和“築摩”號兩艘巡洋艦分別彈射起飛1架零式水上偵察飛機，對珍珠港進行戰前偵察。
六時，第一攻擊波的飛機開始起飛。此時起飛海域天氣正在轉壞，風浪很大，航母橫擺超過十度，平時這樣的海況起飛是會取消的，但現在起飛僅僅只是推遲了二十分鐘。航母上所有不當值的官兵都擠在飛行甲板上揮舞着帽子、頭巾歡呼着爲突擊機羣壯行！從6艘航空母艦上共起飛183架，包括40架九七式魚雷機，51架九九式俯衝轟炸機，49架九七式水平轟炸機，43架零式戰鬥機。魚雷機各攜一條800千克魚雷，俯衝轟炸機各攜一枚250千克爆破彈，水平轟炸機各攜一枚800千克延時引信穿甲彈。十五分鐘後，機羣在艦隊上空集合完畢，編成預定隊形，以3000米高度向珍珠港飛去。空中總指揮兼水平轟炸機領隊“赤城”號飛行長淵田美津雄中佐，魚雷機領隊是村田重治少佐，俯衝轟炸機領隊是“翔鶴”號的高橋赫一少佐，戰鬥機領隊是板谷茂少佐，所有飛機垂尾上均塗有三道黃色識別帶。飛行途中，淵田爲導航而收聽檀香山的廣播時，意外地收到他迫切需要的珍珠港天氣預報，令他驚喜不已。
六時三十分，美軍的3架水上飛機在瓦胡島南部海域進行例行的巡邏飛行時，發現可疑潛艇，飛行員使用密碼向基地報告，以致延誤了時間。
六時三十七分，美軍的“沃德”號護航驅逐艦發現正尾隨“大火星”號拖靶船企圖通過防潛網的袖珍潛艇，值勤軍官威廉·戈普那中尉立即報告艦長威廉·奧特布里奇上尉，奧特布里奇艦長於六時四十分下令開火，六時四十五分“沃德”號三號炮開炮射擊，第一發未中，第二發擊中了袖珍潛艇的指揮台，這一炮也就成爲太平洋戰爭中的“第一炮”！“沃德”號隨後全速駛向潛艇的下潛處投下一串深水炸彈，將其擊沉。——這是日軍廣尾彰少尉和片山義雄中士駕駛的伊—20號袖珍潛艇。“沃德”號擊沉袖珍潛艇後便向分區司令部報告。六時五十三分，“沃德”號第二次發出報告。分區司令部值班軍官卡明斯基中校漫不經心，要求進行覈查。直到七時四十分，分區司令克勞德·布洛克少將才接到報告，他感到事態嚴重，下令加派“莫納漢”號驅逐艦前去支援。此時距空襲開始僅有十分鐘，爲時已晚。
七時零二分，設在瓦胡島北端卡赫庫角上的流動雷達站發現有大批飛機正向珍珠港飛來，距離約160千米。雷達兵約瑟夫·洛克德和喬治·埃利特立即報告情報中心，但值班軍官克米特·泰勒中尉認爲是從加利福尼亞飛來的飛機，不已爲然地安慰雷達兵不要緊張，於是兩名雷達兵就眼睜睜地注視日軍飛機越飛越近，直到七時三十九分日機臨空。
七時三十分，〔華盛頓時間下午一時〕，這是日本外交部規定的遞交最後通牒的時間，由於領事館解僱了美籍工作人員，日方人員的英文打字速度太慢，文件還沒有打印好，也就無法按時遞交。野村大使的助手打電話給美國國務院，將原定的約見時間推遲至一時三十分。
七時三十五分，日軍機羣飛臨瓦胡島，珍珠港全景盡收眼底，美軍戰列艦獨特的籠式和三足式桅杆清晰可見。
七時四十分，日軍飛機展開成攻擊隊形。爲取得最大的戰果，日軍制訂有兩套攻擊方案，一是奇襲方案，在美軍沒有戒備時採用，先由魚雷機攻擊，再由轟炸機攻擊。二是強攻方案，在美軍已有準備時採用，先由轟炸機攻擊，壓制和吸引防空火力，再由魚雷機攻擊。戰鬥機則不論哪種方案都要搶佔有利高度，以奪取制空權。採取何種方案是由空中指揮官臨機決定。規定一發信號彈是奇襲，二發信號彈是強攻。淵田見美軍毫無戒備，決定採取奇襲方案，打出一發信號彈，由於戰鬥機被雲層遮掩，沒有看到信號，淵田就再向戰鬥機打了一發信號彈，這次戰鬥機看到了，立即爬高搶佔有利高度，但卻讓俯衝轟炸機的長機誤爲是二發信號彈，採用強攻方案，便加速向機場飛去。
七時四十九分，淵田下令全體攻擊！後座通信員立即拍發攻擊命令：突！突！突！
七時五十三分，淵田見美軍毫無防備，知道攻擊必然成功，便不等戰鬥打響，就急不可耐地命令拍發勝利密碼：托拉！托拉！托拉！意爲虎！虎！虎！令人驚奇的是，九七式飛機功率並不大的機載電臺所發出的電波竟穿越漫漫太平洋，被遠在萬里之外的“大和”號戰列艦接收到。
七時五十五分，俯衝轟炸機首先從4000米高度向希凱姆機場、惠勒機場、福特島機場進行大角度俯衝投彈，一時間機場上彈片橫飛，火光沖天，濃煙四起。魚雷機此時剛飛到造船廠，就見到機場上冒起的濃煙，領隊長機村田少佐不由大吃一驚，他想奇襲方案應由魚雷機首先攻擊，怎麼轟炸機先打響了？爲了不被濃煙遮住目標，他立即率領魚雷機隊加速抄近路沿西部山谷於七時五十七分投入攻擊。40架魚雷機分爲兩批，一批16架對福特島西側錨泊軍艦實施攻擊，另一批24架對福特島東側的戰列艦進行重點攻擊。
七時五十八分，美軍佈雷艦隊司令威廉·弗龍少將最先看到一架飛機俯衝投彈，起先他還以爲是飛行員誤觸投彈按紐的意外事故，再仔細一看，飛機上鮮紅的旭日機徽赫然在目，於是意識到是日軍空襲，立即下令港內軍艦出港規避。幾乎同時，羅根·雷姆賽中校快步奔進福特島指揮部，命令控制塔拉響空襲警報，並用口語廣播宣佈：珍珠港遭到空襲！這不是演習！隨後，美國太平洋艦隊司令金梅爾上將命令將這個驚人的消息用無線電通知太平洋艦隊的所有部隊。
與此同時，美軍的零星反擊也開始了，一些美艦上的高炮開火了。島上陸軍的33個高炮連僅有4個連開火，大多數高炮連的炮彈還在彈藥庫，根本來不及投入作戰。整個珍珠港美軍幾乎沒有有組織的抵抗。
八時零五分，淵田率水平轟炸機經瓦胡島西側，從南面進入轟炸航線。五機一組，編成單機間距200米的縱隊隊形，在3000米高度，向福特島東側的戰列艦和高炮火力比較集中的伊瓦機場進行轟炸。擔任掩護的戰鬥機見沒有美機升空，便分爲6個編隊對6處機場進行了掃射。
八時十分，（華盛頓時間下午一時四十分），比日本外交部預定的遞交最後通牒的時間晚了四十分鐘，此時珍珠港的戰鬥已經打響二十分鐘了。美國國務卿赫爾在接見日本代表前已經知道珍珠港遭到了偷襲，但是羅斯福總統要求他只要收下日方的答覆，冷淡地把日方代表送走。於是赫爾裝作認真地閱讀了日方的答覆，然後用難以掩飾的憤怒說：“這是我任職五十年來，從未見過如此卑鄙的政府和如此虛僞歪曲的文件！”正是由於在遞交正式宣戰的文件之前，日本就發動了進攻，激起了美國舉國上下無比的憤慨。山本在接到勝利的電文後，絲毫沒有大勝的喜悅，對前來祝賀的部屬只是淡淡地說：“我們只不過喚醒了一個沉睡的巨人。”
美軍第五十七驅逐機中隊的五位飛行員，見所在的惠勒機場已遭嚴重破壞無法起飛飛機，便立即搭乘兩輛汽車冒着日機的炮火一路飛奔到偏僻的哈羅瓦機場，日軍顯然沒有注意到這個小機場上竟有5架P—40和1架P—36，八時十五分，肯尼斯·泰勒少尉、喬治·威爾少尉、哈利·布郎少尉、羅伯特·羅傑斯少尉和約翰·戴恩斯少尉駕駛5架P—40戰鬥機起飛，這是美軍第一批升空迎戰的飛機，在巴伯斯角上空與日軍十二架飛機展開激戰，共擊落三架日機。空戰中威爾少尉座機的三挺機槍中有一挺因連續發射過熱卡了膛，泰勒的胳臂和大腿都受了傷。他們剛剛降落，威爾的機槍還未冷卻，泰勒也還沒接受急救，第二批十五架日機又呼嘯而至，兩人又立即起飛迎敵。日機在泰勒飛機後方搶佔了有利位置，正準備攻擊，威爾見情況緊急迅速急轉對準泰勒最具威脅的那架日機，連連開火，日機中彈起火墜毀，泰勒因此得救，威爾隨即轉向海上追擊另一架日機，就在海岸外八千米處追上它，一陣急促而準確的射擊將其擊落。這批美機在空中奮力迎戰，總共擊落了7架日機，其中泰勒少尉、威爾少尉分別擊落2架和4架，因此雙雙榮獲優異服役十字勳章，尤其是威爾少尉取得了偷襲珍珠港中最高戰績，成爲珍珠港第一英雄。美軍後來又陸續從各機場起飛了25架飛機，但是由於倉促應戰，準備不足，協同不好，有的被日機擊落，有的被己方高炮擊落，沒能有效阻止日軍的攻擊。
八時二十五分，日軍第一波飛機開始返航。淵田則繼續留在珍珠港的上空，觀察戰果並指揮第二波飛機的攻擊。在第一波攻擊中，日軍損失了9架飛機，其中魚雷機5架，戰鬥機3架，轟炸機1架。日軍第一波的攻擊目標主要是美軍的戰列艦。“亞利桑那”號被擊中二條魚雷，後來又被四枚800千克重磅炸彈命中，更致命的是其中一枚炸彈穿透前甲板，在彈藥艙爆炸，引發了驚天動地的大爆炸，致使該艦在幾分鐘裡沉沒，全艦1000餘名官兵無一生還。“西弗吉尼亞”號左舷被擊中六條魚雷，儘管損管人員奮力搶救，仍無法控制住左傾，最終傾覆沉沒。“西弗吉尼亞”號上的重量級拳擊冠軍二等炊事兵陶樂斯·米勒積極救助傷員，後又操作高射機槍猛烈射擊日機，正因爲他的英勇表現使他成爲美國海軍第一位榮獲優異服役十字勳章的黑人士兵，並由繼任太平洋艦隊總司令的尼米茲上將親自授勳。“加利福尼亞”號被三條魚雷分別擊中艦橋下方、3號炮塔下方和左舷中部，並有一枚800千克炸彈穿透甲板在艙內爆炸，使得艦首上翹，沉入海底。“俄克拉荷馬”號接連被三條魚雷擊中左舷，由於該艦水密性較差，爆炸又震開許多水密門，海水洶涌而入，加上艦長不在艦上，無人指揮，所以很快沉沒。“田納西”號雖然只被擊中三枚炸彈，但受到外側“西弗吉尼亞”號沉沒時的擠壓，又被後面相距僅23米的“亞利桑那”號爆炸的火焰波及，引起上層建築多處起火，導致重創。“馬里蘭”號被二枚800千克炸彈命中，是所有戰列艦中受傷最輕的，也最早修復。“內華達”號被一條魚雷擊中左舷，幸好不是關鍵部位，而緊鄰的“亞利桑那”號上的熊熊大火，對“內華達”號威脅甚至更甚於日機，於是實際指揮的弗郎西斯·湯姆斯海軍少校決定起錨出港規避，水手長埃德溫·希爾勇敢跳入水中游上碼頭，解開纜繩，使“內華達”號能迅速起航。“內華達”號的突圍也就成爲第一波空襲中最驚心動魄的戰鬥，當“內華達”號在沒有任何拖船協助下，倒退着離開錨地，成功駛入出港航道，四周軍艦爆炸起火，灼熱異常，“內華達”號上的炮手不得不抱住炮彈以免其受熱爆炸。“內華達”號帶着濃煙駛向造船廠前的航道最狹窄處，日軍牧野三郎大尉指揮的俯衝轟炸機發現了這一情況，牧野決定利用這一機會實施集中攻擊，將其擊沉在航道上以徹底封閉珍珠港，爲分散美軍防空火力，日機從東南、西南兩方向同時投入攻擊，“內華達”號連中六枚炸彈，傷勢嚴重，湯姆斯見已無突圍可能惟恐軍艦在航道上沉沒而堵塞航道，立即在福特島西南淺灘搶灘擱淺。
八時四十分，日軍第二攻擊波飛臨瓦胡島，共有171架，其中81架九九式俯衝轟炸機，54架九七式水平轟炸機，36架零式戰鬥機。九九式各攜一枚250千克爆破彈，九七式各攜2枚250千克穿甲彈或是1枚250千克加6枚60千克炸彈。空中總指揮兼水平轟炸機領隊長機是“瑞鶴”號飛行長島崎和重少佐，俯衝轟炸機領隊是“蒼龍”號飛行長江草隆繁少佐，戰鬥機領隊是進藤三郎大尉，這一批飛機是七時十五分從航空母艦上起飛的，經過一小時二十五分鐘的飛行趕來的。
八時五十五分，開始第二波攻擊。日軍戰鬥機首先對空中的零星美機進行攻擊，以確保掌握制空權。美軍漢斯·克利斯汀少尉、喬治·懷特曼少尉和薩繆爾·比謝普少尉跳上3架P—40戰鬥機從瓦胡島東部的貝洛機場強行起飛，結果漢斯·克利斯汀少尉剛爬入機艙還未開始滑行，就被日機擊中，機毀人亡。其餘兩人儘管起飛昇空，很快也被日機擊落。第四十六驅逐機中隊六位飛行員在路易斯·桑德斯中尉的率領下駕駛P—36戰鬥機起飛，他們對正在轟炸一處機場的六架日機發起攻擊，日機見有美機迎戰便倉卒逃走，美機猛撲過去，桑德斯對領隊日機開火，日機立刻冒着濃煙，搖搖晃晃地墜海。戈登·斯特林少尉緊盯住一架敵機，另一架日機則在他尾後向他開火，斯特林座機中彈起火但仍繼續射擊前面的日機，兩架飛機一齊墜落。混戰中美機共擊落兩架日機，菲利普·拉斯姆森少尉福星高照，駕駛着被打出544個彈孔的座機安全落地！這些英勇升空迎戰的飛行員後來都獲得了銀星勳章和紫心勳章。日機在肅清了空中的美機後便轉入對地面目標的掃射，水平轟炸機攻擊了卡紐黑、希凱姆和福特島三處機場。俯衝轟炸機則對有彈幕射出的軍艦進行俯衝轟炸，這樣就能避免重複攻擊已受重創的美艦。“內華達”號戰列艦正由拖船拖往韋波角，成爲日機集中攻擊的目標，艦上的消防管被炸斷，只好由拖船用水泵全力協助該艦滅火。當日機見錨地裡停泊的軍艦都已沉沒或起火，便轉而攻擊在船塢裡的艦船。“賓夕法尼亞”號戰列艦正在船塢裡大修沒被第一波的魚雷機發現，所以沒有受到攻擊。但被第二波的日機投下的一枚炸彈命中，炸壞了小艇甲板。“肖”號驅逐艦被炸飛了艦首，起火的燃油隨海水四下蔓延，引爆了在船塢裡的另二艘軍艦。在北部港灣裡停泊的輔助船隻也被第二波的日機炸沉炸傷多艘。
空襲開始不久，夏威夷醫藥協會總會便接到救護傷員的緊急電話，二十分鐘裡，醫生和志願者就已經把擔架和醫療器械裝上汽車，直奔現場。汽車大隊的婦女駕駛着每輛可用的汽車，搭載兵員馳往珍珠港。公路上的情況已是一片混亂，軍方車輛、消防車、救護車和幾百輛運送官兵奔赴作戰崗位的計程車，塞滿了十千米長的公路上，喇叭聲響徹雲霄。汽車大隊的女駕駛員表現尤其出色，真可謂巾幗不讓鬚眉。受傷的官兵被緊急送往翠普勒陸軍醫院，院方急召檀香山的醫生參加救護，正巧有五十名醫生正在聽紐約的約翰·穆爾黑德博士講解戰時外科手術，立刻趕往醫院，投入救護工作。穆爾黑德博士剛示範過一項新醫療儀器，能很快測出人體內金屬。那天早晨，這種儀器表現出巨大價值，節省了許多等待沖洗X光底片的寶貴時間。
在海軍醫院，原來在院內治療休養的病人被送到外面的臨時病房，爲由擔架擡來的受傷人員騰出病牀。許多年輕的水兵斷臂缺腿，還有幾百名被烈焰灼傷。這些年輕人的勇氣令人難以置信——病房裡滿是傷患人員，許多人傷勢嚴重甚至已經奄奄一息，但卻是一片靜寂，無人呻吟。
在第一攻擊波後，美軍已做好了戰鬥準備，因此第二波遭到了較爲猛烈的高射炮火射擊。有20架日機被擊落，其中戰鬥機6架，轟炸機14架。
九時四十五分，第二波的飛機開始返航。淵田駕機繞珍珠港低空盤旋一週拍攝了被炸後的情景，才最後一個返航。
十時，由哈爾西中將率領的以“企業”號航空母艦爲核心的特混艦隊，完成向威克島運送增援戰鬥機的任務正在返回珍珠港的途中，接到太平洋艦隊司令金梅爾上將的命令，向南追擊日軍艦隊。這一命令是根據一連串錯誤的報告和無線電定位下達的，幸虧是錯誤的方向，不然，哈爾西的這支小艦隊要是真的同日軍艦隊交手的話，肯定會被日軍消滅，那麼就不可能有日後在太平洋上立下赫赫戰功的哈爾西和“企業”號航空母艦。徒勞無功的哈爾西率領艦隊於12月9日下午才返回珍珠港。
十一時，醫院血庫的血漿存量銳減，福雷斯特·平克頓醫生立即廣播呼籲獻血。半小時內已有五百人聚集在醫院門外等候獻血，醫護人員分十二個地點驗血、抽血，但仍感人手不足，有的人竟然足足排了七個小時才獻上血。
十三時，日軍第二攻擊波的飛機陸續返回航空母艦降落。淵田最後降落，他和第二航母艦隊司令山口多聞少將都強烈要求進行第三次攻擊。但是南雲認爲，攻擊已取得了巨大成功，而美軍的航空母艦和潛艇都沒出現，如果突擊編隊在這一海域逗留時間過長，會遭到攻擊，增加不必要的損失。他現在最重要的任務就是要把這支日本海軍的主力艦隊安全帶回日本。所以拒絕了淵田和山口的建議，下令返航。突擊編隊收回飛機後，立即高速北撤，至12月9日已遠離珍珠港1100千米以上。
12月15日，返航途中的突擊編隊接到山本的命令，派出若干兵力支援威克島登陸作戰。根據這一命令南雲抽調航母、巡洋艦和驅逐艦各2艘，前去支援威克島登陸作戰，自己率主力繼續返航。
12月23日，突擊編隊主力安全回到日本瀨戶內海。
12月28日，支援威克島的8艘軍艦完成任務回到柱島基地。
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沒有與突擊編隊一起行動的中途島破襲部隊於11月28日從日本館山起航，按預定計劃於12月8日深夜炮擊了中途島，共發射127毫米炮彈300發，給中途島美軍造成了一定損失，然後調頭返航，於12月21日回到瀨戶內海。
後來接替金梅爾繼任美國太平洋艦隊司令的尼米茲上將認爲南雲把突擊時間限定爲一天，突擊目標又限定在有限範圍裡，沒有最大限度利用這一來之不易的絕好機會。山本五十六評價南雲是個庸材，說他在指揮時就象小賊入室行竊，開始時志在必得，膽大包天，稍一得手便心虛膽怯急於溜走。由於日軍沒有進行第三次攻擊，而前兩次攻擊中日軍又只重視對軍事目標的打擊，根本沒有攻擊珍珠港各種修造船設施齊全的造船廠和儲存有4萬加侖燃油的油庫。日後美軍正是利用造船廠的設備迅速打撈修復受創的軍艦，正是利用油庫的燃油使得航母頻頻出擊，在短時間裡恢復了太平洋艦隊的戰鬥力。設想一下，日軍即使只炸燬了油庫，也足以讓完整無損的太平洋艦隊在六個月裡無法出動。這是日軍在這次偷襲中最大的失誤！
另外在日機空襲時，從加利福尼亞飛來的12架B—17轟炸機和從“企業”號航空母艦上起飛的18架SBD“無畏”式俯衝轟炸機，正好飛到珍珠港。這兩批飛機都是經過長途飛行，油料所剩無幾，無法另尋機場着陸，只好冒着日機的轟炸和美軍的高射炮火強行降落，在一片混亂中，共損失了2架B—17和10架無畏。
當日軍飛機開始轟炸後，潛入珍珠港的日軍伊—16號袖珍潛艇由橫山正治中尉和上田定二軍士長駕駛也趁火打劫，發射兩枚魚雷均未擊中目標，並於晚二十二時許向母艇發出攻擊成功的電報，後被美軍擊沉。伊—24號袖珍潛艇在港口入口處被美艦發現，遭到攻擊後帶傷逃脫，由於傷勢較重操縱失控，致使兩次觸礁，加上畜電池電力耗盡，無法發射魚雷，兩名艇員只好棄艇。其他的兩艘袖珍潛艇都先後在珍珠港的入口處被美軍擊沉。這支特別攻擊隊的十名艇員中只有伊—24號艇的艇長酒卷和男少尉僥倖生還，成爲太平洋戰爭中第一個被美軍俘虜的日軍。
日軍部署在珍珠港周圍共有20艘潛艇，一來用於偵察監視，二來準備伏擊在空襲時企圖出港躲避或是追擊日軍艦隊的美艦，由於在空襲時並無美艦出港，所以未有戰果。倒是“伊—70”號潛艇在12月9日下午跟蹤返航的美軍“企業”號航空母艦編隊時被美軍飛機發現後擊沉，艇上68名官兵無一倖存。其餘潛艇在攻擊結束後陸續撤離珍珠港。
整個空襲行動持續約兩小時，真正的攻擊時間約一小時三十分。日軍共消耗魚雷40條，各種炸彈556枚，總計約144噸。戰鬥中損失飛機29架，由於日軍飛行員都抱着必死的決心，全都不帶降落傘，所以機上55名飛行員全部陣亡。加上起飛時有1架飛機因故障墜毀，返航時有2架飛機因迷航而墜毀，總共損失飛機32架。還損失1艘大型潛艇和5艘袖珍潛艇，陣亡艇員77人，被俘1人。總計人員損失133人。
美軍有四艘戰列艦“亞利桑那”號、“加利福尼亞”號、“西弗吉尼亞”號和“俄克拉荷馬”號以及一艘佈雷艦“奧格拉拉”號，一艘靶艦“猶他”號沉沒。一艘戰列艦，三艘巡洋艦，三艘驅逐艦重創，三艘戰列艦，三艘巡洋艦，五艘輔助艦輕傷。飛機被毀260架，傷63架。人員死亡2334人，失蹤916人，傷1341人。
“加利福尼亞”號、“西弗吉尼亞”號後來被打撈起來，重新參戰。美軍也對沉沒的“亞利桑那”號進行過探察，看看是否有打撈的可能，最後見實在沒有希望，就將暴露在水面上的艦體拆除，水底部分的艦體仍留在沉沒的地方。1962年12月7日珍珠港紀念日，在該艦的殘骸上建成珍珠港紀念館，現在已成爲夏威夷最著名的遊覽勝地。“俄克拉荷馬”號後被扶正，並被拖走，雖然也進行過修復，但徒勞無功，後於1944年9月退役，1947年5月17日在拖回美國本土的途中遭遇風浪沉沒。“猶他”號是1909年下水的老戰列艦，已拆除了大部分武備而被降格爲靶艦，所以美軍沒有進行挽救。佈雷艦“奧格拉拉”號建成於1907年，是珍珠港內最老的軍艦，早已極少升火起航，據說連煙囪裡也有海鳥築巢，自然美軍也不會進行修復。所以實際上美軍在偷襲珍珠港中最終的損失，就只有這四艘軍艦。
儘管偷襲的主要目標美國太平洋艦隊的三艘航空母艦及二十二艘其他軍艦不在珍珠港，而且油庫、造船廠未遭破壞，但是日軍此次偷襲作戰，組織周密，行動果敢，代價小，戰果大，堪稱突襲戰例的經典之作。
華盛頓日本使館方面，由於正值週末及譯電困難，14段電報於7日12時30分始譯完，1時30分整理成文，故不得不將野村大使原約定的晉見時間由12時30分延至1時45分。野村及來棲兩大使於下午2時20分見到赫爾國務卿，已經是日本開始襲擊珍珠港後的一小時零十分鐘，赫爾已獲悉珍珠港被襲消息，遂極嚴厲的對野村說：“不瞞說，過去八個月來餘與臺端進行交涉中，一直不曾說過謊話，從以往的記錄可證明此言非假。餘以五十多年的公職生涯中，從來不曾看過如此恬不知恥，充滿虛僞與歪曲的文書；也不曾想到在此世界上竟然有如此謊話連篇和牽強於詞的國家。”
12月7日當晚，美國總統羅斯福召開內閣緊急會議，商討對策。次日，羅斯福向參衆兩院發表戰爭諮文，羅斯福總統擯棄了輪椅，堅持站着發表了簡短但是感人的演講，要求對日宣戰。他的講話在雷鳴般的掌聲中獲得一致通過。從此後美國正式參戰。
珍珠港事變後一連幾天下午，數千名死難者，經過簡單莊重的儀式被陸續入土安葬，每個墳前都放置着一束鮮花，一排神情嚴肅的陸戰隊士兵，對空鳴放三槍，號兵吹響了葬儀號。1942年元旦，珍珠港舉行了一次追思彌撒，向死難者致敬。數百名參加者都佩戴花環，以示對亡靈的敬意。六名夏威夷少女唱起“珍重再見”的歌曲，在沉重肅穆的氣氛中太平洋艦隊牧師威廉·麥圭爾堅定地說：“我們不是以悲哀的心情來埋葬死者，他們死時是大丈夫，入土時也是大丈夫。無論如何，我們一定要爲他們報仇！”——這就是珍珠港事變之後，所有人的心聲！