Mối lo ngại của Nagumo về mẫu hạm Mỹ suýt nữa gây tai hại cho sứ mạng của ông. Nagumo phái hai phi cơ thám thính bay về phía Hawaii để dò xét một lần nữa. Trong khi đó tại một địa điểm kiểm soát không phận tại Opana, hai binh nhì Joseph Locard và George Elliot phải trực từ 4 tới 7 giờ sáng. Khoảng 6:45 sáng, hai người trông thấy một phi cơ lạ bay về hướng đảo Oahu. Ðó chính là một trong hai chiếc phi cơ thám thính từ các tuần dương hạm Chikuma và Tone, đang bay một chuyến bay thám thính nguy hiểm cuối cùng để tìm xem có mẫu hạm Mỹ hay không.
Thoạt đầu binh nhì Locard cho rằng đây là một phi cơ bị trục trặc, nhưng quan sát kỹ, anh ta thấy đó là một phi cơ rất bình thường. Khoảng 7.02, máy radar của Mỹ khám phá nhiều phi cơ đang bay về hướng đảo Oahu, cách xa khoảng 130 dặm về hướng bắc. Hai binh nhì này hoảng sợ và sau một hồi bàn cãi, cả hai báo cáo về trung tâm kiểm soát không phận những khám phá của họ. Lúc đó viên sĩ quan trực duy nhất tại trung tâm là trung úy Kermit A. Tyler. Tyler là một sĩ quan không quân được gửi tới trung tâm radar để huấn luyện và quan sát. Khi Locard gọi điện thoại cho Tyler, Tyler cho rằng Locard hoảng hốt quá đáng và khuyên Locard nên quên sự hoảng hốt đi. Tyler cho rằng những phi cơ đó đúng là những phi cơ tuần thám của phi trường Hickam, hoặc có thể là một đoàn phi cơ B-17 từ lục địa bay ra.
Toán phi cơ mà trung úy Tyler đoán là các phi cơ B-17 đó chính là toán phi cơ tấn công của trung tá Fuchida. Ðây là những phi cơ tấn công đầu tiên của Nhật. Fuchida bay dẫn đầu đoàn phi cơ gồm 49 oanh tạc cơ. Bay bên dưới đoàn oanh tạc cơ của Fuchida là một đoàn 40 phi cơ phóng thủy lôi do trung tá Murata chỉ huy, cũng thuộc mẫu hạm Akagi như trung tá Fuchida. Bên trên Fuchida là một đoàn 51 phi cơ nhào xuống thả bom cất cánh từ mẫu hạm Shikoku dưới quyền chỉ huy của trung tá Takahashi. Mỗi phi cơ của toán Takahashi mang theo một trái bom nặng 500 cân. Bên trên tất cả ba đội hình phi cơ này là 43 chiến đấu cơ loại Zero có nhiệm vụ bảo vệ ba đoàn phi cơ Nhật nếu bị phi cơ Mỹ tấn công. Ðoàn chiến đấu cơ Zero do trung tá Itaya chỉ huy và cũng cất cánh từ soái hạm Akagi.
Trong lúc hai binh nhì Mỹ vẫn theo dõi đoàn phi cơ Nhật thì Fuchida mở radio nghe đài Honolulu. Ông điều chỉnh ăng-ten của radio về hướng đài phát thanh và nhận thấy ông đã bay sai 5 độ. Ông liền điều chỉnh lại hướng bay và tất cả các phi cơ còn lại đều chuyển hướng theo ông. Ngay lúc đó radio báo tin thời tiết: "Trời hơi u ám, nhưng phần lớn u ám trên núi." Ðây là một tin mừng cho các phi công Nhật, vì như vậy trời sẽ quang đãng và các phi công có thể trông thấy rõ mục tiêu. Càng đến gần Hawaii, các phi cơ Nhật đều cố bay lẩn vào những đám mây.
Có hai kế hoạch tấn công. Nếu yếu tố bất ngờ đạt được tối đa thì đoàn phi cơ phóng thủy lôi của trung tá Murata phải mở đầu cuộc tấn công. Sau đó là đoàn phi cơ thả bom của Fuchida tấn công đợt thứ hai, trong lúc đó đoàn phi cơ của Takahashi sẽ nhào xuống oanh tạc phi trường Hickam và Ford Island. Nếu có sự kháng cự của lực lượng phòng thủ Mỹ thì đoàn phi cơ của Takahashi phải nhào xuống oanh kích trước. Khi các phi cơ này nhào xuống sẽ gây hoảng hốt và hỗn loạn cho quân trú phòng Mỹ và các đội phòng không Mỹ sẽ khai hỏa. Như vậy đoàn phi cơ thả bom của Fuchida sẽ trông thấy vị trí của các ổ phòng không của Mỹ và lập tức thả bom xuống triệt hạ ngay. Và trong cơn hỗn loạn ấy, các phi cơ phóng thủy lôi sẽ ào tới tấn công các chiến hạm Mỹ.
Fuchida sẽ là người quyết định dùng kế hoạch tấn công I hoặc II. Fuchida sẽ dùng pháo sáng ra hiệu lệnh. Nếu kế hoạch vẫn còn giữ được bí mật thì Fuchida sẽ bắn pháo sáng lóe một lần, trái lại các phi cơ sẽ theo kế hoạch II nếu Fuchida bắn pháo hiệu sáng lóe tới hai lần. Cuộc tấn công bất ngờ theo kế hoạch I sẽ dự trù lâu khoảng 10 phút và theo thời biểu sau đây:
Ðúng 7:55 các phi cơ phóng xuống oanh kích phi trường Hickam và Wheeler.
Hai phút sau đó, các phi cơ phóng thủy lôi sẽ nhào xuống các chiến hạm Mỹ.
Ðúng 8 giờ, nghĩa là đúng 5 phút sau khi các phi cơ nhào xuống oanh kích các phi trường rồi thì các chiến đấu cơ Zero bắn phá hai phi trường.
Năm phút sau nữa, các oanh tạc cơ của Fuchida sẽ chấm dứt cuộc tấn công bằng cách thả bom xuống các chiến hạm Mỹ.
Một giờ 40 phút sau khi cất cánh khỏi các mẫu hạm, các phi công của Fuchida trông thấy, qua khe những đám mây, một đường dài uốn khúc bên dưới. Ðó là bờ biển đảo Oahu với những làn sóng chồm lên bãi cát. Lúc đó là 7:40 sáng. Vài phút sau nữa Trân châu cảng và thành phố Honolulu hiện ra trước mắt họ, giống như những khối hình mầu xám nổi bật trong làn sương hồng buổi sáng. Nhìn xuyên qua lớp sương mờ mỏng, các phi công Nhật có thể trông thấy các chiến hạm của hạm đội Thái bình dương. Các chiến hạm này đậu cạnh nhau từng đôi giống như các binh sĩ đang diễn hành. Khi các phi công vươn cổ ra để đếm các chiến hạm Mỹ, họ không trông thấy một làn khói nào bốc lên từ quân cảng hoặc từ một chiến hạm nào. Tất cả quân cảng và chiến hạm dường như đang trong một giấc ngủ lười biếng của một buổi sáng chủ nhật, sau một đêm thứ bảy vui chơi. Fuchida và các phi công Nhật rất kinh ngạc trước sự chểnh mảng của quân trú phòng Mỹ. Sau này Fuchida mô tả lại quang cảnh buổi sáng sớm hôm đó như sau:
"Bên dưới tôi, tất cả hạm đội Thái bình dương của Hoa Kỳ nằm trong một đội hình lý tưởng để tấn công mà tôi không hề dám mơ ước trong những giấc mơ lạc quan nhất của tôi. Tôi đã được chứng kiến hạm đội Ðức tập trung tại hải cảng Kiel. Tôi đã được thấy hạm đội của Pháp tại quân cảng Brest. Tôi cũng thường thấy các chiến hạm của chúng tôi tập họp lại để Nhật Hoàng duyệt binh, nhưng tôi chưa bao giờ được trông thấy các chiến hạm, dù trong thời bình, bỏ neo gần nhau đến như thế, chỉ cách nhau khoảng vài trăm thước. Một chiến hạm trong thời chiến phải luôn luôn đề cao cảnh giác một cuộc tấn công bất ngờ có thể xảy ra bất cứ lúc nào. Nhưng hình ảnh bên dưới kia thực là khó hiểu. Phải chăng người Mỹ chưa bao giờ nghe thấy trận tấn công bất ngờ tại Lữ Thuận?"
Khi các phi công Nhật bay quanh đảo Oahu để tấn công từ phía nam, họ mở radio để nghe các báo cáo từ các phi cơ nổi, báo cho họ biết các mục tiêu cuối cùng của họ. Thiếu úy Yoshikawa chuyển máy radio bắt đài Ðông Kinh và hai lần các phi công nghe thấy tín hiệu "Mưa Ðông Phong" - một tín hiệu cho biết phải tấn công hạm đội Hoa Kỳ. Sau đó Yoshikawa bắt đầu đốt hết các dấu hiệu mật mã và các tài liệu tình báo khác. Nhiệm vụ tình báo của viên thiếu úy trẻ đến đây là chấm dứt. Liền sau đó Yoshikawa nghe thấy tiếng bom nổ. Lúc nhân viên FBI tới bắt Yoshikawa thì viên thiếu úy trẻ này chỉ có một bản vẽ phác khu vực Trân châu cảng thôi.
Buổi sáng chủ nhật ấy là giờ ăn trưa tại Hoa Thịnh Ðốn. Bộ trưởng chiến tranh Stimson, ngoại trưởng Cordell Hull và thứ trưởng hải quân Knox họp tại bộ ngoại giao để thảo luận về vấn đề Nhật Bản. Ngoại trưởng Hull xác quyết người Nhật đang âm mưu một việc gì; ông nhấn mạnh, "Người Nhật muốn khai chiến. Chúng ta phải sửa soạn để đối phó." Khi ba ông bộ trưởng tạm nghỉ để dùng bữa trưa thì các phi công của Fuchida đã tiến tới bờ biển đảo Oahu rồi. Lúc đó là 3 giờ sáng tại Ðông Kinh và đèn trong bộ tham mưu hải quân vẫn còn bật sáng, và đô đốc Nagano vẫn đang lo lắng chờ đợi tin tấn công mà ông bất đắc dĩ phải chấp thuận.
Trong khi đó Yamamoto ngồi chờ đợi trong soái hạm Nagato, thỉnh thoảng lại cúi xuống coi đồng hồ đeo tay. Ðây là cử chỉ duy nhất chứng tỏ Yamamoto đang lo lắng chờ đợi. Ông dường như là người bình tĩnh nhất trong phòng hành quân, trong đó các sĩ quan khác đều có vẻ căng thẳng. Họ biết rằng số phận của Nhật Bản tùy thuộc rất nhiều vào đoàn phi cơ của Fuchida đang bay xa cách họ hàng ngàn dặm, trong sứ mạng tiêu diệt hạm đội Mỹ.
Một buổi bình minh đẹp rực rỡ đang bắt đầu tại Hawaii. Ngoài căn cứ Trân châu cảng nằm êm đềm bên dưới, Fuchida còn trông thấy những phi cơ dân sự lượn vòng tại phi trường dân sự John Rodgers gần Honolulu. Fuchida quyết định không thể chờ thêm báo cáo của các thủy phi cơ nữa, vì đây là cơ hội tấn công bất ngờ lý tưởng. Fuchida liền bắn pháo hiệu "Một Con Rồng Ðen" - báo hiệu cho các phi đoàn khác biết lệnh tấn công bất ngờ bắt đầu.
Ngay khi trong thấy hiệu lệnh của Fuchida, trung tá Takahashi và 51 phi cơ oanh tạc của ông bốc lên cao độ 15 ngàn bộ và chia làm hai toán, như những con đại bàng sẫn sàng lao xuống những con mồi bên dưới. Takahashi hướng dẫn một toán nhắm hướng các phi trường quân sự Ford Island và Hickam Field. Trung úy Akira Sakamoto hướng dẫn toán thứ hai lao xuống căn cứ không quân Wheeler.
Những phi cơ phóng thủy lôi của Murata vượt lên từ phía sau, xuất hiện bất ngờ sau những đám mây trắng dầy đặc, nhào xuống bay sát mặt biển để bắt đầu cuộc tấn công phóng thủy lôi vào các chiến hạm Mỹ. Ðồng thời các chiến đấu cơ của Itaya bốc mình bay lên thật nhanh và thật cao để có thể bao quát toàn thể chiến trường, và sẵn sàng phóng xuống đánh chặn bất cứ một phi cơ Mỹ nào bay lên. Toán phi cơ thả bom của Fuchida vẫn giữ cùng một cao độ bên dưới đám mây để quan sát mục tiêu một cách rõ ràng hơn.
Trong lúc đó viên sĩ quan tư lệnh căn cứ không quân Kaneohe đang bình thản ngồi uống cà phê và nghe thấy tiếng động ì ầm của đoàn phi cơ Nhật. Khi các phi cơ Nhật tiến lại gần hơn nữa, viên tư lệnh Mỹ trông thấy rõ ràng nhưng lại lơ đãng coi đó là những phi cơ của Mỹ từ bờ biển phía tây Hoa Kỳ tới. Nhưng khi ông ta trông thấy các phi cơ bay vòng về phía trái thay vì bay về phía tay phải như luật định của khu vực này, thì ông ta biết ngay là có chuyện chẳng lành. Ông ta vội nhẩy lên xe và lái vào nhà hầm chứa phi cơ. Ông ta còn kịp nhìn vào đồng hồ tay. Lúc đó là 7:48 sáng.
Trân châu cảng bây giờ nằm phơi mình thật rõ ràng trước mắt các phi công Nhật. Mục tiêu thật ngon lành! Fuchida soi ống nhòm và đếm thấy đủ tám chiến hạm lớn bỏ neo tại quân cảng. Các phi cơ của Fuchida bây giờ ở vị trí sẵn sàng thả bom. Fuchida quay lại ra lệnh cho sĩ quan truyền tin bấm lệnh bắt đầu tấn công. Lúc đó là đúng 7:49. Mặc dầu viên tư lệnh Mỹ thấy sự bất thường, nhưng tất cả căn cứ không quân đều im lặng, không một phi cơ Mỹ nào bay lên nghênh chiến, và cũng không có một khẩu súng phòng không nào lên tiếng.
Hạm đội Mỹ vẫn nằm bình yên như trong thời bình. Một vài binh sĩ cũng bắt đầu công việc hàng ngày, như lau chùi sương đêm khỏi các ổ súng. Các sĩ quan thì đang ăn điểm tâm trong phòng. Tại căn cứ hải quân Vịnh Kaneohe, ba phi cơ thuộc phi đội 14 đã bay lên làm công việc thám thính thường lệ. Số phi cơ còn lại của phi đội và phi đội 11 cũng đang sẵn sàng, nhưng đúng lúc đó các phi cơ của Takahashi đã nhào xuống.
Ðợt tấn công đầu tiên là của trung úy Akira Sakamoto xuống căn cứ Wheeler, nơi tình báo Nhật cho biết là trung tâm của các chiến đấu cơ Mỹ tại Hawaii. Nhiệm vụ của Sakamoto là hủy diệt tất cả các chiến đấu cơ của Mỹ ngay trên sân bay. Tiếp theo ngay sau toán của Sakamoto, trung tá Takajashi dẫn đầu 26 phi cơ mở cuộc tấn công phi trường Hickam Field; tại đây tập trung những phi cơ oanh tạc hạng nặng của Không lực Mỹ. Một vài oanh tạc cơ khác của Nhật bay sang tấn công phi trường Ford Island.
Chỉ hai phút sau khi viên tư lệnh Mỹ trông thấy đoàn phi cơ của Fuchida bay vòng trái chiều tại Hawaii thì những trái bom đầu tiên của Nhật đã nổ tại phi trường Wheeler. Một vài giây sau đó, các phi cơ của Takahashi tràn tới phi trường Hickam Field và trông thấy những oanh tạc cơ hạng nặng của Mỹ nằm phơi mình dưới nắng như mời gọi. Từng chiếc một, các phi công của Takahashi nhào xuống. Trong vòng một phút, những ngọn lửa bốc lên kèm theo những tiếng nổ long rời lở đất từ những oanh tạc cơ của Mỹ bốc cháy. Từng cột khói đen khổng lồ bốc lên từ các phi trường Hickam Field, Wheeler Field và Ford Island.
Khoảng 7:55, đề đốc Furlong, tư lệnh Lực Lượng Mìn tại Thái Bình Dương bắt đầu nhiệm vụ hàng ngày trên chiếc U.S.S. Ogalalla. Ông trông thấy một toán 9 phi cơ của trung úy Sakamoto bay trên phi trường Ford Island, nhưng ông cho rằng đó là phi cơ của Mỹ. Ngay cả khi một tiếng nổ làm rung rinh của chiếc Ogalalla, ông vẫn cho đó là một tai nạn khiến một trái bom của Mỹ nổ. Nhưng tiếng nổ đó là trái bom đầu tiên của Nhật ném xuống lãnh thổ Hoa kỳ. Mãi tới lúc đó các sĩ quan vẫn còn như mê ngủ của Mỹ mới bắt đầu trông thấy lá cờ Mặt Trời trên cánh những phi cơ tấn công. Họ kinh hoàng nhìn nhau, và vẫn chưa tin hẳn phi cơ Nhật dám tới tận Trân châu cảng để tấn công hạm đội Mỹ.
Lập tức đô đốc Kimmel vội loan báo Trân châu cảng bị địch không tập chứ không phải là không quân Mỹ thực tập. Khi được thông báo, thứ trưởng hải quân Knox tại Hoa Thịnh Ðốn bàng hoàng kêu lên: "Trời Ðất! Không phải như thế! Người Nhật định tấn công Phi Luật Tân cơ mà!" Trong khi đó đô đốc Nagumo ở cách xa chiến trường 200 dặm và đô đốc Yamamoto đứng trên soái hạm tại biển Inland đang hồi hộp đợi chờ tin chiến thắng. Ðúng lúc đó trung tá Fuchida ra lệnh cho sĩ quan truyền tin phát tín hiệu: "Tora, Tora, Tora." Trong tiếng Nhật Tora có nghĩa là Con Hổ. Tín hiệu này dựa vào một câu nói của người Nhật: "Một con hổ đi xa 2 ngàn dặm và trở về thành công". Tín hiệu này cho biết lực lượng tấn công của Nhật đã thành công trong sứ mạng giao phó.
Yếu tố bất ngờ đã đạt được hoàn toàn. Không một phi cơ nào của Mỹ bay lên được. Hầu như binh sĩ Mỹ tại Trân châu cảng đang ngủ khi cuộc tấn công diễn ra. Ngay cả khi bom nổ rung chuyển cả đảo Hawaii mà các đài phát thanh vẫn tiếp tục chơi những bản nhạc khiêu vũ.
Khi nhận được tín hiệu chiến thắng của Fuchida, đô đốc Nagumo vội truyền ngay tin đó về Ðông Kinh. Nhưng tin chiến thắng đã nhận được tại Ðông Kinh rồi. Soái hạm Nagato của Yamamoto và Ðông Kinh đã nhận được trực tiếp từ phi cơ của Fuchida. Tín hiệu này đã mở màn cho cuộc chiến khắp Thái Bình Dương và Ấn Ðộ Dương. Ngay khi nhận được tín hiệu "Tora, Tora, Tora", các toán phi công Nhật Bản liền tung ra các cuộc tấn công tại khắp nơi trong vùng Ðông Nam Á. Về phần các sĩ quan trong phòng hành quân của Yamamoto, họ đều reo mừng hứng khởi trước tin chiến thắng, nhưng Yamamoto vẫn bình tĩnh và quay lại nói với viên sĩ quan phụ tá: "Hãy kiểm lại giờ tấn công thực cẩn thận. Biết được rõ giờ khởi đầu của cuộc tấn công rất là quan trọng. Dường như cuộc tấn công xảy ra trước giờ chúng ta ấn định."
Thoạt đầu các sĩ quan tham mưu không hiểu Yamamoto muốn nói gì. Mãi sau họ mới hiểu rằng Yamamoto muốn tôn trọng công pháp quốc tế và chỉ muốn cuộc tấn công phải bắt đầu một thời hạn nào đó, sau khi Nhật đã trao tối hậu thư khai chiến cho Mỹ rồi. Hai đại sứ Nhật tại Hoa thịnh đốn nhận được bản tối hậu thư để trao cho chính phủ Mỹ sau cả các chuyên viên mật mã của Mỹ. Bản tối hậu thư đó đại ý cho biết chính phủ Nhật rất tiếc phải báo cho chính phủ Hoa Kỳ biết Nhật Bản thấy rằng hai bên không thể đạt được tới một thỏa hiệp, dù có tiếp tục thương thuyết nữa. Thực ra hai đại sứ Nomura và Kurusu biết trước rằng chiến tranh thế nào cũng xảy ra giữa Mỹ và Nhật, nhưng không biết rõ bao giờ và ở đâu. Chính phủ Nhật e sợ rằng nếu thông báo trước cho hai đại sứ thì người Mỹ có thể đọc được tin và cuộc tấn công sẽ mất yếu tố bất ngờ.
Ðại sứ Kurusu dự định thông báo quyết định của chính phủ Nhật cho bộ ngoại giao Mỹ vào lúc 1 giờ chiều, thế mà mãi tới 2.20 chiều đại sứ Nomura mới tới nơi. Như vậy Fuchida đã ra lệnh tấn công 35 phút sớm hơn kế hoạch. Nếu tối hậu thư của Nhật tới bộ ngoại giao Nhật đúng giờ thì người Mỹ sẽ có 35 phút trước để sửa soạn, theo như ý định của Yamamoto. Nhưng đại tá Fuchida đã dẫn Nhật Bản vào một cuộc chiến tranh không được chính thức thông báo trước. Nhưng dẫu sao đây cũng không phải là lần đầu tiên Nhật Bản đã hành động như vậy trong lịch sử Nhật Bản.
Trong khi Fuchida báo cáo chiến thắng thì bốn chục phi cơ phóng thủy lôi của Murata bắt đầu tấn công các chiến hạm Mỹ. Trung úy Goto lái chiếc phi cơ đầu tiên qua căn cứ không quân Ewa và trông thấy hàng loạt chiến đấu cơ của Mỹ đậu trên sân bay. Khi lướt qua phi trường Hickam Field, Goto trông thấy hàng loạt oanh tạc cơ hạng nặng của Mỹ đang nằm chờ phi đoàn của Takahashi. Hôm đó là một ngày quang đãng. Murata và Goto chia đoàn phi cơ phóng thủy lôi làm hai toán. Toán của Goto tấn công đại chiến hạm Arizona trước. Khi hạ thấp xuống vị trí tấn công, Goto thận trọng kiểm soát lại cao độ và tọa độ trước khi phóng ra chiếc thủy lôi đầu tiên. Bỗng nhiên Goto trông thấy vài bóng đen vượt qua trước mặt. Ðó là những oanh tạc cơ của Nhật. Các phi công trong đoàn oanh tạc cơ này tưởng lầm lệnh của Fuchida và cho rằng yếu tố bất ngờ đã mất và họ sẽ là những phi công đầu tiên mở cuộc tấn công vào các chiến hạm. Goto rất tức giận cho rằng các phi công oanh tạc muốn chiếm công đầu. Tuy nhiên Goto vẫn cố bình tĩnh tiếp tục bay tới chiếc Arizona và phóng trái thủy lôi đầu tiên xuống. Chiếc Arizona dường như không có người. Goto không thấy một thủy thủ Mỹ nào trên boong cả.
Sau khi phóng trái thủy lôi rồi, Goto bay vọt phi cơ lên cao để tránh đạn phòng không từ trên chiếc Arizona. Khi quay lại Goto trông thấy một tia lửa lóe lên tiếp theo là một tiếng nổ kinh hồn và một cột nước khổng lồ bắn lên. Goto sung sướng la to vào máy liên lạc: "Trúng rồi!". Khi quay lượn một vòng trở lại, Goto thấy từng loạt súng bắn lên. Thủy thủ đoàn trên chiếc Arizona quả thực sẵn sàng chiến đấu hơn là người Nhật tưởng, mặc dù họ bị bất ngờ. Mori, một phi công khác trong đoàn phi cơ phóng thủy lôi, mô tả lại quang cảnh cuộc tấn công các chiến hạm Mỹ như sau:
"Tôi không tin sẽ sống sót trong cuộc tấn công này. Vì những đợt tấn công của các phi cơ từ các mẫu hạm Akagi và Kaga đã xong rồi, cuộc tấn công của các phi cơ từ mẫu hạm Soryu gặp phải một màng lưới đạn phòng không rất ác liệt từ phía hạm đội địch. Phi cơ của tôi bị rung chuyển vì bị trúng đạn phòng không của địch."
"Tôi bay ngay bên trên các chiến hạm địch ngay tại Ford Island. Tôi chọn mục tiêu là một chiến hạm bỏ neo cách xa hẳn các chiến hạm khác đang bị các phi cơ phóng thủy lôi từ mẫu hạm Soryu tấn công. Chiến hạm tôi chọn dường như chưa bị tấn công. Tôi phải phóng thủy lôi thật đúng phương pháp và thật chính xác. Tôi được báo cho biết trước hải cảng này không sâu quá 45 bộ. Một tốc độ hoặc độ cao hơi sai trật sẽ khiến thủy lôi cắm xuống đáy biển hoặc nhảy lên trên mặt nước. Và như thế thì nỗ lực của chúng tôi chẳng có kết quả gì."
"Vào lúc đó tôi không biết tôi sẽ phải làm gì. Tôi chỉ hành động theo phản ứng mà tôi có được trong các cuộc huấn luyện, và tôi hành động như một cái máy. Tôi hạ xuống 200 bộ và bất thần tôi trông thấy chiến hạm lừng lững trước mắt như một trái núi. Tôi ngả người lại để lấy hết sức mạnh. Tôi biết rõ rằng địch quân đang xử dụng hệ thống súng phòng không và đạn của địch đến từ tứ phía. Tôi sợ đến nỗi mồ hôi ướt đẫm quần áo."
"Bỗng nhiên một phi cơ địch xuất hiện ngay trước mặt tôi. Vì phi cơ của tôi trang bị súng máy 7.7 ly chỉ bắn được về phía sau nên tôi không có khả năng không chiến. Tôi liều phóng phi cơ của tôi nhắm thẳng vào phi cơ địch. Tên phi công địch hoảng hốt bay vọt đi. Tôi tự hỏi: "Có phải đây là cái người ta gọi là chiến tranh không?"
Các phi cơ phóng thủy lôi đã gây nên nhiều tiếng nổ kinh hoàng. Nước như sủi bọt lên và những cột khói đen bốc lên từ những chiến hạm. Từ bên trên, các khu trục Zero của Itaya không tìm được một phi cơ địch nào. Ðến đó Itaya quyết định cho các khu trục Zero nhào xuống và oanh kích các mục tiêu trên mặt đất. Các toán sửa chữa của Mỹ đang đưa ra được bốn chiếc thủy phi cơ tại vịnh Kaneohe thì các khu trục Zero xà xuống. Một giây sau, từng cột nước vọt lên và tất cả 4 thủy phi cơ của Mỹ bốc cháy, ném tung các quân nhân Mỹ bị thương hoặc đã chết ra ngoài. Các khu trục cơ làm chủ cả khu vực, bay dọc theo vịnh tìm mục tiêu, rồi tấn công căn cứ Thủy quân lục chiến Ewa. Trong vòng 15 phút, tất cả phi cơ của Thủy quân lục chiến đều bị bắn cháy hết. Trong tổng số 49 phi cơ Mỹ thuộc căn cứ Thủy quân lục chiến thì 35 chiếc bị bắn cháy, và 16 chiếc còn lại bị hư hại không thể bay được nữa. Sau đó đoàn phi công của Itaya quay lại tấn công chính các Thủy quân lục chiến Mỹ.
Thủy quân lục chiến Mỹ cố gắng phản công lại, nhưng cuộc phản công tuy rất anh hùng gan dạ nhưng hoàn toàn thất bại thảm thương. Các thủy quân lục chiến Mỹ dùng cả súng lục lẫn súng máy bắn lại phi cơ Zero. Phần lớn tổn thất về phía Mỹ xảy ra là vì các cố gắng cứu vãn che chở cho các phi cơ chưa bị tổn hại. Chỉ có 9 phi cơ trong số 36 chiếc tại Kaneohe là không bị tiêu hủy, trong đó 6 chiếc bị hư hại. Ba chiếc may mắn còn nguyên vẹn là những chiếc đã bay đi tuần thám trước khi cuộc tấn công của Nhật khởi sự.
Tuy nhiên tinh thần chiến đấu của quân trú phòng Mỹ trong suốt cuộc tấn công rất là đáng khen ngợi. Nếu các binh sĩ Mỹ không can đảm thiết lập những ổ súng máy chống lại phi cơ Nhật thì quân Mỹ đã không phải hy sinh nhiều đến thế. Nhờ sự kháng cự quá liều lĩnh can đảm của quân Mỹ, hai khu trục cơ của Itaya đã bị bắn rơi, và nhiều chiếc khác bị trúng đạn phải rời bỏ chiến trường hoặc biến mất, có thể là bị rơi xuống biển.
Ðã đến lúc mở cuộc đại oanh tạc của phi đoàn dưới quyền chỉ huy của Fuchida. Fuchida phân các oanh tạc cơ của mình thành 10 phi đội, và bay thành một hàng duy nhất cách nhau khoảng 600 bộ. Lúc này quân trú phòng Mỹ đã lấy lại được bình tĩnh sau cơn xúc động thất thần lúc đầu. Vì thế các oanh tạc cơ của Fuchida gặp phải sức kháng cự mãnh liệt của hệ thống phòng không Mỹ. Các phi công của Fuchida giật mình trước sự phản công mau lẹ của quân Mỹ. Cuộc phản công của Mỹ bắt đầu khoảng năm phút sau những trái bom đầu tiên. Bản chất của quân sĩ Nhật thì rất mau lẹ khi tấn công, nhưng khi phải ứng phó phòng vệ thì lại rất chậm chạp, vì thế các loạt súng phòng không của quân Mỹ đã gây khó khăn cho các phi công của Fuchida.
Thoạt đầu Fuchida dẫn 49 oanh tạc cơ của mình tiến về phía chiếc chiến hạm Nevada đang bỏ neo tại phía cực bắc của của dàn chiến hạm tại Ford Island. Khi các phi cơ này quần vòng tròn quanh mục tiêu thì súng phòng không của Mỹ đã làm các phi công Nhật lo ngại. Một vài phi cơ bay vọt đi tránh hàng loạt đạn từ bên dưới, một số phi công khác gan dạ hơn, bay lượn ba vòng quanh mục tiêu mới thả bom. Một phi công khác cuống quýt thả bom quá sớm không trúng mục tiêu. Fuchida nhận thấy thế và bất kể bầu không khí tối đen vì khói súng phòng không, Fuchida bay nhào xuống sát chiếc phi cơ ấy và viết câu hỏi "Sao vậy?" lên một tấm bảng đen và giơ ra hỏi người phi công. Người phi công cũng viết lên một tấm bảng đen trả lời Fuchida: "Bình xăng bị trúng đạn."
Fuchida ra lệnh cho viên phi công phải quay về mẫu hạm ngay, nhưng viên phi công từ chối, và đòi tiếp tục cuộc oanh tạc. Fuchida đành miễn cưỡng vẫy tay đồng ý, nhưng ông biết rằng lái một chiếc oanh tạc cơ đã bị trúng đạn giữa rừng đạn phòng không của Mỹ thì thực là tối nguy hiểm. Viên phi công phóng mạnh phi cơ về phía các chiến hạm Mỹ, hy vọng đánh trúng được một mục tiêu trước khi bị hạ, nhưng ngay lập tức phi cơ nổ tung khi trúng đạn phòng không của Mỹ.
Fuchida kể lại cuộc oanh tạc như sau:
"Tôi nằm sát xuống sàn phi cơ để quan sát những trái bom của chúng tôi qua một cửa nhìn. Bốn trái bom đang lao xuống theo một hình thể thật hoàn toàn. Mục tiêu thì ở xa quá đến nỗi tôi tự hỏi không biết bom có tới tận nơi được không. Bốn trái bom càng lúc càng nhỏ hơn cho tới khi tôi không còn nhìn thấy rõ nữa. Tôi quên hết mọi chuyện khác trong cơn mê say nhìn bom rơi xuống mục tiêu. Những trái bom cuối cùng biến mất khỏi tầm mắt của tôi và tôi chợt trông thấy những cột khói bốc lên. Tôi sung sướng la lên: "Hai trái trúng" và nhỏm dậy khỏi sàn phi cơ."
Súng phòng không của Mỹ ngày mỗi lúc một hoạt động mạnh hơn. Nhưng bỗng nhiên Fuchida nghe thấy những tiếng nổ dữ dội tại dẫy chiến hạm Mỹ và hàng loạt ánh lửa đỏ bốc lên cao hàng ngàn bộ. Tiếng nổ quá mạnh đã làm phi cơ của Fuchida chao đi. Một vài trái bom hạng nặng của Nhật đã trúng và nổ ngay trên chiếc chiến hạm Arizona. Khói cũng bắt đầu cuộn lên từ chiến hạm Maryland, tuy nhiên chiến hạm này không bị hư hại nhiều, mặc dầu bị trúng tới hai trái bom.
Trong lúc các phi công của Fuchida làm nhiệm vụ thì các tiềm thủy đỉnh Nhật cũng lâm trận, và tại các mẫu hạm, các phi cơ thuộc đợt tấn công thứ hai đã bắt đầu cất cánh. Các tiềm thủy đỉnh lớn của Nhật tiến vào Trân châu cảng và dùng thủy lôi để tấn công bất cứ chiến hạm nào của Mỹ định chạy trốn. Nhiệm vụ của các tiềm thủy đỉnh bỗng khó khăn hơn trong những cơn sóng biển vĩ đại vì hàng loạt bom tấn công của phi công Nhật. Mặc dù ẩn sâu dưới đáy biển, các tiềm thủy đỉnh nặng hai ngàn tấn này vẫn cảm thấy sức dội của sóng.
Ðợt tấn công thứ hai của trung tá Shimazaki khởi đầu với 170 phi cơ cất cánh từ mẫu hạm Zuikaku. Ðoàn phi cơ này tới Trân châu cảng vào lúc 8:40, nhưng các phi công của Fuchida vẫn chưa thả hết bom và vẫn tiếp tục cuộc oanh tạc nên các phi cơ của Shimazaki phải bay lượn trên cao trong một thời gian 15 phút để tránh đụng phải các phi cơ của Fuchida. Ngay trong lúc còn bay cao mà các phi cơ của Shimazaki cũng cảm thấy chấn động vì những tiếng nổ trên chiến hạm Arizona.
Ðợt tấn công của phi đoàn Fuchida kéo dài khoảng một giờ, và Fuchida ra lệnh cho các phi cơ quay trở về mẫu hạm. Tổng kết tổn thất của Nhật trong đợt tấn công đầu gồm có ba chiến đấu cơ, năm phi cơ phóng thủy lôi và một oanh tạc cơ. Khi bắt đầu quay trở về mẫu hạm, đoàn phi cơ Fuchida nghiêng cánh vẫy chào đoàn phi cơ của Shimazaki đang chờ tới lượt tấn công. Riêng Fuchida không quay về mẫu hạm ngay. Không còn bom nữa, Fuchida bay vọt lên cao để quan sát cuộc tàn sát của đợt tấn công thứ hai. Trung úy Suganami, chỉ huy đoàn khu trục cơ Zero hộ tống phi đoàn của Fuchida cũng nán lại tại chiến trường để xem cuộc tấn công của đoàn phi cơ Shimazaki. Hành động của trung úy Suganami thực là liều lĩnh vì khu trục cơ Zero chỉ có một tầm hoạt động nhỏ thôi. Khi chiếc Zero của Suganami trở về tới mẫu hạm thì bình nhiên liệu chỉ còn vài ga-lông xăng.
Khi đợt tấn công của Fuchida chấm dứt, đô đốc Nagumo gửi tín hiệu về cho Yamamoto, xác nhận một điều mà Yamamoto đã biết: không có một mẫu hạm nào của Mỹ tại Trân châu cảng. Ðề đốc Kuroshima, sĩ quan hành quân của Yamamoto đề nghị với Yamamoto cho lực lượng của Nagumo phải đi tìm mẫu hạm Mỹ để tiêu diệt. Yamamoto không đồng ý và trả lời: "Nagumo ở xa chúng ta hàng ngàn dặm. Ông ta có thể có được những tin tức mà chúng ta không biết. Ðể mặc ông ta chỉ huy trận đánh này. Tôi hoàn toàn tin tưởng ở ông ta." Thực ra Yamamoto không thể làm gì hơn là phải tin hoàn toàn vào Nagumo, người đang trực tiếp chỉ huy trận đánh tại chỗ.
Fuchida đã rời chiến trường Trân châu cảng, và các căn cứ không quân bên dưới đã bị tàn phá đang bốc cháy, và không một phi cơ Mỹ nào bay lên được. Nhưng lực lượng phòng không của Mỹ trở nên rất mạnh mẽ vào lúc 9 giờ sáng, khi mà trung tá Shimazaki bắt đầu ra lệnh cho 170 phi cơ của ông mở đợt tấn công thứ hai. Nhiệm vụ của Shimazaki khó khăn nguy hiểm hơn của Fuchida, vì bây giờ quân phòng thủ Mỹ đã tập hợp được và chiến đấu rất dũng mãnh. Không giống như phi đoàn của Fuchida, Shumazika không có phi cơ phóng thủy lôi, mà chỉ gồm có phần lớn là các oanh tạc cơ loại Kate, chuyên dùng để oanh tạc các phi trường.
Ðợt phi cơ nhào xuống dội bom do trung tá Egusa chỉ huy thì mạnh hơn, bao gồm 80 phi cơ ném bom ở độ thấp. Các phi cơ của Egusa trang bị những bom 500 cân và các phi công của Egusa là những con đại bàng thuộc loại thượng thặng đã dầy dạn kinh nghiệm bay và chiến đấu. Tất cả những phi công này đã được huấn luyện đặc biệt để có thể tiêu diệt các mẫu hạm Mỹ trong một trận tấn công. Bây giờ không có mẫu hạm, các phi công này đành nhào xuống các chiến hạm vậy. Trong đợt tấn công đầu tiên của Fuchida, các chiến hạm Mỹ bị thiệt hại rất ít.
Egusa hướng dẫn các phi công của mình bay về phía núi như để lấy trớn, rồi quay vọt trở lại tạo một hàng hỏa lực khủng khiếp. Egusa chọn tấn công những chiến hạm nào có súng phòng không dữ dội nhất vì những chiến hạm này là những chiến hạm ít bị thiệt hại nhất trong đợt tấn công đầu tiên của Fuchida. Những cột khói đen khổng lồ bốc lên từ quân cảng đã gây khó khăn cho các phi công Nhật vì họ khó trông thấy các mục tiêu. Nhưng Egusa ra lệnh cho các phi công bay theo mình, lấy cái đuôi phi cơ sơn mầu đỏ của Egusa làm chuẩn như hồi còn tập luyện tại Kagoshima. Egusa hướng dẫn các phi công dưới quyền tới các mục tiêu một cách rất chính xác. Thế là hết tiếng nổ này tới tiếng nổ khác, và lửa đỏ bốc lên và những khối khói đen tỏa khắp quân cảng.
Trong lúc các phi công thượng thặng của Egusa phá hủy các chiến hạm còn lại thì phần lớn các oanh tạc cơ của Shimazaki tập trung tại phi trường Hickam. Số còn lại tấn công Ford Island và căn cứ không quân Kaneohe. Không một phi cơ nào của Shimazaki bị hạ, mặc dù rất nhiều chiếc bị trúng đạn. Các khu trục cơ bảo vệ đợt tấn công thứ hai này gồm có 36 chiếc Zero. Không một chiến đấu cơ Mỹ nào lên nghênh địch vì đợt tấn công đầu của Fuchida đã bắn hạ tất cả phi cơ Mỹ ngay trên sân bay rồi.
Phi công Zero Fujita bay lên cao 18 ngàn bộ cùng với Iida, sĩ quan chỉ huy toán phi cơ Zero, để quan sát và tìm phi cơ Mỹ. Hai người bay lượn quanh đảo hai lần nhưng không thấy một phi cơ địch nào. Nhưng hỏa lực phòng không của Mỹ quả thực ác liệt hơn người Nhật tưởng, và hai người có cảm tưởng đang bay trong giữa một bầu trời bắn pháo bông vậy. Iida là một trung úy 27 tuổi và là một phi công cừ khôi đã chiến đấu hai năm tại Trung Hoa. Trong trận Trân châu cảng, Iida hướng dẫn các phi công Nhật thiếu kinh nghiệm trong đợt tấn công đợt hai. Bất kể đạn súng máy bắn lên, Iida lao xuống các nhà chứa máy bay và bắn phá đốt cháy các phi cơ. Khi đợt tấn công chấm dứt, Iida bay lượn quanh phi trường Kaneohe để kiểm soát xem các tất cả phi cơ có trở về thành đội hình không thì một viên đạn từ bên dưới bắn trúng phi cơ của Iida. Dầu chảy ra và khói bốc lên từ phi cơ. Iida bay sát vào phi cơ của Fujita và lấy tay bụm miệng ra dấu cho biết bị ngạt khói. Rồi Iida nghiêng cánh và lấy tay chỉ xuống dưới đất. Sau đó Iida bổ nhào phi cơ xuống đất. Fujita trông thấy tình trạng tuyệt vọng của Iida mà không làm gì được. Phi cơ của Iida nổ tung dưới đất và trở thành một trong những binh sĩ Nhật tử trận đầu tiên tại Trân châu cảng.
Cuộc tấn công đợt hai của Shimazaki cũng chỉ lâu khoảng một giờ như đợt của Fuchida. Ðợt này đã thành công tấn công tiêu hủy được những chiến hạm chưa bị tổn thất trong đợt đầu. Vì đạn phòng không bắn lên như mưa nên đợt tấn công của Shimazaki bị nhiều thiệt hại hơn: sáu khu trục cơ và 14 oanh tạc cơ của Egusa bị bắn rơi. Trong lúc phi đoàn của Shimazaki quay trở về mẫu hạm thì Fuchida vẫn ở lại để kiểm điểm kết quả chiến trường. Fuchida đếm được bốn chiến hạm Mỹ chìm hẳn, ba chiếc khác bị tổn thất nặng, nhiều chiến hạm khác cũng bị tổn thất khá nhiều và chỉ một chiếc bị tổn thất sơ sài. Các căn cứ không quân Ford Island và Wheeler đang cháy dữ dội.
Mặc dầu các tổn thất của Nhật tương đối rất nhẹ so với những tổn thất của Mỹ, nhưng nhiều phi cơ Nhật trong lần tấn công đợt hai bị trúng đạn, nhưng phần lớn cố gắng bay trở về được mẫu hạm. Trường hợp của Fujita thật là hãn hữu. Trên đường về, Fujita bay bảo vệ cho một nhóm oanh tạc cơ của Egusa và gặp một phi cơ Mỹ chặn đầu. Fujita cố phóng bỏ các thùng dầu đi mà không được. Fujita đành phải quay tránh phi cơ Mỹ thì trông thấy một phi cơ Mỹ khác. Fujita bắn trúng chiếc phi cơ thứ hai này cháy bùng lên và rơi xuống biển, nhưng chiếc phi cơ thứ nhất vẫn đuổi theo Fujita. Fujita chợt nhớ một điều tâm niệm trong lúc huấn luyện là "nếu bỏ chạy thì chắc chắn sẽ bị bại". Thế là Fujita quay phi cơ lại và phóng thẳng vào chiếc phi cơ Mỹ khiến chiếc phi cơ Mỹ phải né tránh. Nhưng trong lúc né tránh, người phi công Mỹ còn đủ thời giờ quạt một tràng liên thanh sang phi cơ của Fujita. Cửa sổ và ghế ngồi của Fujita nát bấy, nhưng Fujita không bị thương. Phi cơ của Fujita đầy lỗ thủng và đầu máy khật khừ và áp xuất dầu xăng xuống thấp một cách đáng ngại. Fujita trông thấy bên dưới các tiềm thủy đỉnh Nhật đang chờ đợi tấn công các chiến hạm Mỹ. Thoạt đầu Fujita định lao xuống biển và hy vọng được tiềm thủy đỉnh vớt, nhưng Fujita thấy làm như vậy thì liều lĩnh quá nên cố bay lết về mẫu hạm Akagi. Khi vừa đáp xuống sàn mẫu hạm thì phi cơ vừa vặn hết xăng và máy tắt, nhưng Fujita bình an vô sự.
Nagumo được Fuchida báo cáo kết quả của cuộc tấn công. Fuchida cho biết còn một số mục tiêu nữa cần phải triệt hạ và đề nghị Nagumo cho mở một đợt tấn công nữa. Ý kiến của Fuchida không được các cấp chỉ huy khác tán thành, vì họ không muốn các mẫu hạm và phi cơ gặp nguy hiểm nữa vì sức mạnh phòng không của Mỹ rất hữu hiệu, mặc dù các phi cơ Nhật trở về được, đã được tiếp tế nhiên liệu và sẫn sàng cho một cuộc tấn công nữa. Sau khi nghe các ý kiến trái ngược của các sĩ quan chỉ huy không quân, Nagumo kết luận rằng không quân Nhật sẽ gặp nhiều nguy hiểm trong đợt tấn công thứ ba và chưa chắc đã gây được nhiều tổn hại cho Mỹ. Nagumo quyết định ngưng cuộc tấn công. Ðúng 1:30, cờ hiệu trên soái hạm Akagi ra lệnh cho các mẫu hạm quay về hướng nam. Tất cả các mẫu hạm mở hết tốc lực chạy xa khỏi chiến trường.
Quyết định của Nagumo căn cứ vào ý kiến của viên tham mưu của ông là đề đốc Kusaka. Quan điểm của Kusaka lại căn cứ vào các tin tức bắt được các băng tần của Mỹ và biết rằng Mỹ còn nhiều khu trục cơ còn hoạt động được. Các mẫu hạm ở lại lâu tại một nơi nằm trong tầm hoạt động của không lực địch là một điều tối nguy hiểm. Lúc đó các mẫu hạm chỉ cách Trân châu cảng 250 dặm trong khi phi cơ của Mỹ có tầm hoạt động xa tới 600 dặm. Nagumo cũng không thể trông cậy vào các tiềm thủy đỉnh quanh Hawaii để biết tin tức của địch.
Lý do chính khiến Nagumo phải rút quân mau lẹ là vì không còn hy vọng tìm được mẫu hạm Mỹ. Nếu tiếp tục ở lại tìm mẫu hạm Mỹ thì rất có thể chính các mẫu hạm Nhật sẽ trở thành mục tiêu của không quân Mỹ. Mẫu hạm được hải quân Nhật coi rất trọng và hết sức bảo vệ. Vì yêu quý mẫu hạm nên người Nhật đặt cho các mẫu hạm những cái tên rất nên thơ đáng yêu. Sáu mẫu hạm có những tên như Akagi (Lâu Ðài Hồng), Kaga (Niềm Hân Hoan), Soryu (Thanh Long), Hiryu (Phi Long), Shokaku (Con Hạc Bay Vút Lên) và Zuikaku (Con Hạc Hạnh Phúc).
Tuy rút lui một cách vội vàng, nhưng Lực lượng Xung kích của Nagumo đã đạt được những thành quả đáng kể. Trong tổng số 353 phi cơ thuộc sáu mẫu hạm, Nhật chỉ mất có chín khu trục cơ, 15 oanh tạc cơ và năm phi cơ phóng thủy lôi. Về nhân mạng thì 55 binh sĩ Nhật được coi là mất tích. Ðổi lại những tổn thất nhẹ nhàng này, Nhật đã tiêu diệt toàn bộ sức mạnh của hạm đội Thái Bình Dương của Mỹ khi tiêu diệt được tám chiến hạm lớn của Mỹ. Các chiến hạm Arizona, California, và West Virginia bị đánh đắm, chiến hạm Oklahoma bị lật úp, chiếc Nevada bị tổn thất nặng nề, ba chiếc Maryland, Pennsylvania và Tennessee cũng bị hư hại. Ngoài ra các khu trục hạm Cassin và Downes bị cháy, chiếc Shaw bị tổn thất nặng nề. Một số tầu nhỏ khác cũng bị đánh chìm hoặc bị hư hại nặng.
Lý do chính khiến đô đốc Nagumo quyết định không tấn công Trân châu cảng một lần nữa, không có tài liệu rõ ràng và mùa hè năm 1944 Nagumo đã mổ bụng tự tử trong trận hải chiến tại Saipan, đem theo cả câu hỏi lớn lao này đi theo cái chết của ông. Người ta chỉ tìm thấy một tài liệu mô tả vắn tắt lý do của ông như sau:
1. Các đợt tấn công đầu đã gây được những tổn thất cho Mỹ đúng theo bộ tham mưu Nhật mong muốn rồi. Một cuộc tấn công nữa cũng không gây thêm được nhiều tổn thất nữa cho Mỹ.
2. Hệ thống phòng không của Mỹ phản ứng mau lẹ và rất chính xác, mặc dầu bị tấn công bất ngờ. Một đợt tấn công nữa sẽ gặp sự kháng cự ác liệt hơn nữa và như thế thì tổn thất của Nhật sẽ lớn lao hơn nữa. Những tổn thất mới sẽ làm lệch cán cân chiến thắng đã đạt được.
3. Các tin bắt được qua các tần số của Mỹ cho thấy Mỹ còn ít nhất 50 phi cơ nữa còn hoạt động được. Ngoài ra Nhật không biết được các mẫu hạm, tuần dương hạm và tiềm thủy đỉnh của Mỹ ở đâu.
4. Tiếp tục ở lại trong tầm hoạt động của không lực địch có căn cứ trên đất liền là điều bất lợi cho Nhật, đặc biệt là tầm hoạt động của phi cơ Nhật chỉ trong phạm vi 250 dặm, và Nhật phải tùy thuộc vào sự hoạt động của tiềm thủy đỉnh tiền thám trong khu vực Hawaii.
Trong lúc đoàn mẫu hạm của Nagumo rời chiến trường với nhiệm vụ hoàn thành thì các tiềm thủy đỉnh mẹ của Nhật vẫn còn ở lại để thu hồi các tiểu tiềm thủy đỉnh. Trong sự hỗn loạn của cuộc oanh tạc, người ta không biết được số phận của các tiểu tiềm thủy đỉnh. Người ta chỉ biết rằng tất cả năm tiểu tiềm thủy đỉnh của Nhật không trở về được tiềm thủy đỉnh mẹ.
Ít nhất ba tiểu tiềm thủy đỉnh vào được Trân châu cảng nhưng hình như không làm nên chuyện gì cả. Ðô đốc Shimizu, tư lệnh hạm đội tiềm thủy đỉnh, ra lệnh cho các tiềm thủy đỉnh loại I tìm cách vớt những tiểu tiềm thủy đỉnh. Ðầu tiên hai chiếc I-69 và I-68 chờ đợi tại cửa vào quân cảng. Thiếu tá Watanabe chỉ huy chiếc I-69 tới nơi lúc 9 giờ tối, trồi lên mặt nước và chứng kiến cảnh lửa cháy trên chiếc Arizona. Bầu trời Trân châu cảng lúc ấy tắm trong một mầu đỏ của lửa. Trong lúc mải ngắm chiếc Arizona cháy, chiếc I-69 bị ba khu trục hạm Mỹ trông thấy. Watanabe vội cho chiếc I-69 lặn xuống tới 200 feet. Các khu trục hạm Mỹ phóng hỏa lực xuống tấn công chiều sâu, nhưng hỏa lực của Mỹ chỉ công hiệu ở mức độ 100 feet thôi và chiếc I-69 an toàn.
Chiếc I-68 cũng bị một khu trục hạm Mỹ bắt gặp. Khi chiếc I-68 lặn xuống thì đụng phải màng lưới chống tiềm thủy đỉnh. Các thủy thủ Nhật vội tìm cách gỡ chiếc I-68 thì khám phá rằng hỏa lực của khu trục hạm Mỹ đã làm chiếc I-68 chảy dầu. Thiếu tá Nakaoka chỉ huy chiếc I-68 quyết định phải trồi lên, dù có gặp khu trục hạm Mỹ. Nhưng khi trồi lên, chiếc I-68 được màn đêm che kín và những khu trục hạm Mỹ bỏ cuộc không truy nã thêm nữa.
Sau bốn ngày chờ đợi mà không thấy dấu hiệu của các tiểu tiềm thủy đỉnh, các tiềm thủy đỉnh loại I của Nhật đành quay trở về quần đảo Marshalls và về tới nơi đúng lúc ngày Tết đầu năm của người Nhật. Trong số 10 sĩ quan lái 5 chiếc tiểu tiềm thủy đỉnh tại Trân châu cảng thì 9 người mất tích và tất cả 9 sĩ quan này đều được thăng lên hai cấp và được coi như anh hùng quốc gia. Người duy nhất không được thăng thưởng là thiếu úy Sakamaki. Sakamaki bị hải quân Mỹ bắt sống làm tù binh.
Nhiệm vụ tấn công Trân châu cảng thoạt đầu được phân chia đồng đều cho các tiềm thủy đỉnh và các phi công trên các mẫu hạm. Nhưng chính các phi công hải quân đã hoàn thành tất cả mục tiêu trong khi cuộc hành quân của tiềm thủy đỉnh là một thất bại. Sau cuộc thất bại này, bộ tư lệnh tiềm thủy đỉnh mất mặt và không được chú ý và không được tăng cường nữa. Nhiệm vụ của tiềm thủy đỉnh Nhật sau này bị thu hẹp vào tấn công đường tiếp tế của Mỹ trong các trận đánh tại quần đảo Solomons.
Hải quân Nhật công bố chiến thắng ngoạn mục tại Trân châu cảng như là một kỳ công trong việc bảo vệ hòa bình thế giới. Nhưng khi đô đốc Nagumo yêu cầu thăng thưởng cho 55 phi công tử trận trong cuộc tấn công thì bị từ chối với lý do là số sĩ quan được thăng thưởng quá nhiều. Các phi công của hải quân Nhật rất tức giận khi bộ Tư lệnh Hoàng gia công bố việc đánh đắm chiến hạm Arizona là công của thiếu tá Yokoyama, người chỉ huy các tiểu tiềm thủy đỉnh. Các phi công xác nhận rằng chiếc Arizona bị đợt tấn công của trung tá Shimazaki đánh chìm bằng hai trái bom, nhưng bộ tư lệnh đã cố tình thiên vị làm suy giảm công chiến thắng của các phi công hải quân.
Cuộc tấn công Trân châu cảng đã đạt được những mục tiêu căn bản của Yamamoto là ngăn cản hạm đội Thái bình dương của Mỹ can thiệp vào các cuộc hành quân tại phía nam để chiếm khu vực dầu lửa. Nhưng cuộc tấn công này cũng không đạt được hoàn toàn các điều mong đợi của Yamamoto, vì các hàng không mẫu hạm Mỹ vẫn còn nguyên vẹn. Chính các mẫu hạm Mỹ mới đích thực là mục tiêu khi Yamamoto dự định và đặt kế hoạch tấn công. Các mẫu hạm Mỹ là mối quan tâm lo lắng nhất của Yamamoto vì các mẫu hạm có khả năng đem chiến trường lại gần Nhật bản. Yamamoto vẫn tiếp tục chiến thuật căn bản của ông là kết hợp các phi công ưu tú trên 6 mẫu hạm. Các mẫu hạm này sẽ tập trung sức mạnh khủng khiếp, dụ các mẫu hạm Mỹ ra khơi giao chiến và tấn công hạm đội địch bằng một sức mạnh đè bẹp. Ðó là lý do của các trận hải chiến ác liệt tại biển San Hô và quần đảo Midway sau này.
Về phần Mỹ, trận đánh Trân châu cảng là một chiến bại nặng nề, một bài học không thể quên được. Phải một thời gian khá lâu hạm đội Thái bình dương mới phục hồi lại được, trong khi hải quân Nhật tung hoành tại Thái Bình Dương mà không gặp một cản trở nào. Phải mãi sau khi đô đốc Yamamoto bị tổng thống Roosevelt ra lệnh chặn đường phục kích ám sát rồi, Mỹ mới lấy lại được thế thượng phong.
Trong các chiến hạm Mỹ bị đánh chìm tại Trân châu cảng thì chiếc Arizona là chiến hạm lớn nhất. Ngày nay tại Hawaii có một đài kỷ niệm nơi chiếc Arizona bị đánh chìm. Hàng ngày hàng ngàn du khách được tầu hải quân chở ra đài kỷ niệm để tưởng nhớ các binh sĩ anh dũng của Mỹ đã can đảm chết theo chiến hạm Arizona. Trên đài kỷ niệm, du khách có thể trông thấy chiếc Arizona còn nằm dưới lòng biển, và thỉnh thoảng từng giọt dầu còn sủi lên, mặc dù con tầu đã chìm cách đây hơn một nửa thế kỷ rồi. Thực ra những giọt dầu đó là do một bộ máy người ta đặt ra sau này, cứ vài giây lại nhả ra một vài giọt dầu sủi lên, như là những giọt máu vẫn còn chảy ra từ một vết thương chưa lành, để gây xúc động và khơi dậy lòng ái quốc cho du khách Mỹ.
Trận tấn công Trân châu cảng là một trận đánh rất đáng chú ý trong chiến sử thế giới. Trong trận đánh lớn nhưng ngắn ngủi này, binh sĩ của cả hai phe thù nghịch đều rất đáng kính trọng và ngưỡng mộ vì tinh thần ái quốc và lòng dũng cảm tuyệt vời của họ. Cả hai bên đều hãnh diện đã hoàn thành được nhiệm vụ mà quốc gia giao phó cho họ. Người Mỹ không hề có mặc cảm khi thua trận đánh đầu tiên này, bởi vì được hay thua một trận đánh trong một cuộc chiến dài bốn năm không quan trọng lắm. Chiến thắng trận đánh cuối cùng mới thực là quan trọng, và người Mỹ đã oanh liệt thắng trận đánh cuối cùng trong cuộc chiến tại Thái Bình Dương.