偷袭珍珠港的特遣舰队在11月26日秘密离开日本，在海上隐蔽航行了12天后，到达距离瓦胡岛230英里处，攻击的飞机从航空母舰上起飞，直扑珍珠港。为了迷惑麻痹美国，日本在正式发动袭击前夕还特意派出了所谓的和平特使到华盛顿进行谈判，要求和平解决两国争端，并信誓旦旦地宣称“日本和美国没有任何理由打仗”。
日本战机飞临珍珠港上空后马上展开了攻击。规模庞大的机群呼啸而下，炸弹有如飞蝗般落下去。直到看见自己的舰艇起火，舰队司令部的军官们才大梦初醒，这不是“特殊演习”。可是混乱之中，美军措手不及，根本无法还击。具体执行任务的渊田中佐马上发出了奇袭成功的预定信号：托拉！托拉！托拉，也就是世上著名的暗号——虎！虎！虎！一手策划珍珠港袭击的山本五十六海军大将坐镇在万里之外的广岛“长门”号旗舰上收到了这个信号。
日机的第一轮攻击进行了约半个小时，随后，171架日机进行了第二波攻击，随后悄悄撤离了珍珠港上空。这是一场海上、水下、空中闪电式的立体袭击战，历时1小时50分钟，使美国损失惨重，包括美主力舰4艘被炸沉，重创1艘，炸伤3艘，飞机被击毁188架，机场全部报废，美军官兵死伤4500多名。而日本仅损失了区区29架飞机和死亡几十名飞行员。日本联合舰队司令官山本五十六赢得了这场赌博，这是他最为冒险但却收益最大的一次赌博，这场豪赌使得他名震世界海战史。
珍珠港上空的滚滚硝烟和美国士兵的鲜血使美国国内的孤立主义一夜之间销声匿迹。12月8日中午，因行动不便而一向深居简出的罗斯福总统向美国参、众两院发表了为时6分钟的讲演：“昨天，1941年12月7日，美国遭到了蓄意的猛烈攻击，这个日子将永远是我们的国耻日！我要求国会宣布，自1941年12 月7日，日本无端和懦怯地发动进攻开始，合众国与日本帝国之间就已存在着战争状态。”