到了东京时间的12月8日1时35分，第一攻击队的189架飞机成功升空了183架，另外6架由于发生故障没能成功升空。大约用了15分钟的时间，这183架飞机在舰队的上空集结完毕，并且形成了预定的编排队形。
它们在指挥官座机的指引下，在机动部队的上空飞了一圈之后，从南云忠一的旗舰“赤城”号上空掠过，朝着珍珠港急速飞去。指挥官渊田直接率领的50架飞机飞在最前面，在左后面的是由高桥率领的50架飞机，在右后面是的由村田率领的40架飞机，在他们的头顶上则是由板谷率领的43架飞机护航保驾。
作为这次攻击的指挥官，渊田当然感到责任的重大，一不小心就会挫伤日本海军的锐气。2时30分，他探头向下方看了看，发现能见度非常低，用肉眼看不见海面，于是他担心起来，不知道珍珠港的天气是否也是这样，如果也是这样的话，那可就有点儿麻烦了。
恰在这时候，美国给他们送来了一个好消息。渊田不经意地打开了收音机，听到了火奴鲁鲁电台正在播放着天气预报，于是，他赶紧拿出纸笔，写下了听到的信息：今天天空少云。山上多云。云层高3500英尺。半晴，能见度良好。北风，风速每小时10节。
本是忧虑不已的渊田顿时就高兴起来，尤其是当他听到那句“能见度良好”的时候，更是欣喜若狂，于是对自己的任务，他彻底放心了。
飞机平稳地飞行着，距离瓦胡岛越来越近了。2时55分距离瓦胡岛100公里，3时整距离瓦胡岛75公里，3时09分距离瓦胡岛35公里……越来越近了，越来越近了，马上就要到达瓦胡岛了，这时候的渊田担心美军飞机出现，于是目不转睛地观察着瓦胡岛的上空，并且发出命令要求全体官兵注意。
没有发现美军飞机，没有发现一丝阴影。渊田举起了信号枪向外面打了一发蓝色的信号弹，打破了寂静的天空。这个信号是在命令部队展开。这时是东京时间的12月8日3时10分。
于是各个战队按照自己的攻击方式，变换队形占据有利阵位。鱼雷攻击队为了便于发射鱼雷，开始降低自己的高度。俯冲轰炸机为了便于活动，上升到4000米的高度……各种攻击队飞快展开成自己的预定攻击队形，只等渊田的命令一到，他们就按照规定的顺序和目标进行猛烈的攻击。
在指挥官的飞机上，驾驶飞机的飞行员叫做松平三男，是一名海军大尉。在他看到几艘战列舰停泊在珍珠港的海湾之后，连忙向指挥官渊田报告道：“报告队长，看到了珍珠港！”
渊田拿起望远镜，俯视着停泊在港湾的舰只，一边看一边数，刚好有八艘战列舰，全部停泊在珍珠港中部的福特岛东侧。而自己的头上却没有一架美军飞机，以至于让人感到这个眼底下的珍珠港就是一个虚拟的地图。看到这样的绝佳情景，渊田高兴得有点儿离谱了。在还没有发出攻击命令的时候，就急不可耐地催促传令兵道：“快用甲级电波向舰队报告，告诉他们，我们袭击成功了……”
传令兵听了当然是云里雾里，但既然是长官命令，即便是事情没有发生，那也只能执行下去，于是按动了发报机的电键：托拉，托拉，托拉！这三个重复的密码都表示日本的“虎”字，这个“虎”字是联合舰队的一个暗语，表示“我奇袭胜利”的意思。这个电波直接飞向了联合舰队的旗舰“长门”号。
而“长门”号的作战室里，山本五十六刚刚跟参谋渡边连下了几盘棋，连输几局之后回到房里躺了一会儿，可是怎么也睡不着，于是返回到办公室来，所有的参谋都没有去睡觉，全都静静地待在那儿，谁也没有说话，屋里一片沉寂。
日本陆军在哥打基纳巴卢和菲律宾成功登陆的捷报相继传到办公室来，作战参谋们兴奋一会儿之后，马上便进入了更加担忧的寂静。因为他们最为关心的问题，不是日本陆军的作战情况，而是他们自己一手策划的海军攻击部队的作战情况。
山本五十六按捺不住从椅子上站了起来，走到挂着太平洋地图的墙壁前，看到旁边所挂的海军专用表的指针正在慢慢地走向3时10分。恰在这时，首席参谋黑岛龟人打破了寂静，说了一句时间就要到了，于是引得大家议论纷纷。然而，山本五十六却总是一言不发，只是静静地看着墙壁上的地图。
就在这个时候，一个通信兵拿着一份电报跑了进来，大声报告：“值班参谋，前方来电！”
这时候的值班参谋是佐佐木，他接过电报看了一眼，正是渊田发回来的电报，于是连忙向山本五十六道：“长官，您看，奇袭成功！”说着就一脸兴奋地把电报递给了山本五十六。
山本五十六接过电报，皱紧的眉头顿时舒展了开来，脸上露出一丝淡淡的微笑，表示出一种会心的满意。殊不知战斗还没有正式开始，渊田率领的飞机队伍还在珍珠港的上空盘旋着，没有投下一颗炸弹。
像这种作战方式，使用大规模的飞机攻击，似乎还是世界的先例，这是山本五十六多年以来的作战思想。这一思想一直得不到日本军方的认可，如今真的可以让其他人见识一下了。为了保证攻击效果，也为了证明自己的作战思想是正确的，这次作战谋定了两种不同的攻击顺序，这种顺序的决定由强攻和破袭的结果而定。
如果选择破袭的话，就让鱼雷攻击机打头阵，力争在敌人地面上的防空火力开火之前就开始攻击，争取绝对的攻击效果。然后就由水平轰炸机和俯冲轰炸机进行先后攻击，要避免各种飞机之间的冲突和阻碍。
如果选择强攻的话，就让俯冲轰炸机打头阵，造成敌人阵势的混乱，借以牵制和吸引敌人地面的火力。同时，让水平轰炸机实施轰炸，压制敌人的火力。在轰炸机吸引住敌人的火力后，就让鱼雷攻击机进行鱼雷攻击。
究竟选择哪一种攻击方式，由指挥官下达具体命令。为了保守秘密，规定不能使用无线电，所以只能用信号弹，打一发信号弹就表示破袭，打两发信号弹就表示强攻。不过有一种飞机的任务是不受任何限制的，那就是制空战斗队，无论是破袭还是强攻，他们在命令发出之后就马上履行歼灭上空敌机的任务。
由于云层的阻隔，在高空上担任警戒的战斗机队没有看到渊田发出的信号，所以在信号发出之后没有反应，于是渊田只得又向战斗机队的方向打了一发信号弹。但是这一发信号弹却使得高桥少佐对发出的信号产生了误解，以为这是指挥官在下达强攻命令。这样的话，自己是要去打头阵了，于是他立即命令他手下的飞机兵分两路，向珍珠港的机场飞去。
这时候的珍珠港依然沉浸在睡梦之中，港内一片平静，瓦胡岛的上空也没有一缕炊烟，一艘艘军舰，一座座军营显得那样井然有序。可实际上，对于日军的偷袭行动，美国也并非一丝一毫都没有察觉，其实只要美国稍微敏感一点儿的话，也许偷袭珍珠港的事件就会被重写，可美国就是显得有些反应迟钝。
在美国华盛顿，日本政府将要送交美国政府的“最后通牒”的第14部分已经让美国看到了可疑之处，那一部分有着这样的内容：“……即使今后继续进行谈判，亦无法达成协议。特此通知美国政府，并深表遗憾。”同时美国也知道了这样的信息，那就是日本政府命令野村将“第14部分”在华盛顿时间的“下午一时整递交美国政府”。
在美国海军作战部部长斯塔克将军收到这样的信息时，正是夏威夷时间的4时45分，于是他拿起电话准备联络珍珠港的金梅尔，将自己所收到的信息告诉他。可他突然又想到这时给人家打电话不是时候，因为这时候正是睡觉时间，仿佛有故意骚扰之意，于是他想想又放下了电话机。可是他觉得自己有必要向最高领导汇报，于是他拨通了美国总统罗斯福的电话，但不幸的是，电话居然一直都在占线之中。
除了在政治情报上获得一些端倪之后，美军的巡逻机也发现了异常。夏威夷时间的6时30分，美军的三架飞机在瓦胡岛南部海域进行例行的巡逻时，突然发现了可疑的潜艇，于是飞行员立即使用密码向基地发去了报告。
6时37分，美军护卫舰“沃德”号在巡逻时发现了一艘潜艇正在企图通过防潜网，于是“沃德”号立即开炮攻击，击中了这艘袖珍潜艇的指挥台。然后“沃德”号就全速逼近，投下了一颗深水炸弹，把这艘潜艇给击沉了。
做完了这些工作之后，“沃德”号向分区司令部发出报告，6时53分时又发出了第二次报告。可值班的军官毫不关心，没有把报告当做一回事，而是责令进行复查之后再行报告。一直到了7时40分，分区司令布洛克才正式接到报告，他一看就感到事情不妙，于是立即下令加派驱逐舰前往支援，可这时距离日本空袭的时间只有10分钟了。
就在7时2分的时候，设在奥帕纳山上的雷达站已经按照要求关闭了，可是两名新兵充满了好奇，在没有经过批准的情况下，擅自打开了雷达。让他们感到极为惊讶的是，他们发现了一堆堆闪烁的斑点。他们感觉这是不正常的情况，惊慌万分，于是赶紧把这一发现报告给了值班的泰勒中尉。
但没有想到的是，这名中尉不但没有产生警觉，反而把这两名新兵嘲弄了一番：“少见多怪！别为这些事操心了吧！”
其实事情说起来非常滑稽，美国有一支飞行队预计12月7日7时到达珍珠港，泰勒中尉早就跟一位驾驶轰炸机的朋友约定，在队伍到来的时候播放夏威夷音乐，而当他接到报告的时候，他正在聆听那通过无线电传来的美妙乐曲。
而两名新兵被嘲弄之后，既尴尬，又惊慌，当他们看到雷达上的斑点越来越清晰、越来越近的时候，他们急得心都要跳出来了，但他们却毫无办法，只能希望没有什么坏事发生。
除了美国的雷达站发现了日本偷袭的队伍之外，美国陆军参谋长马歇尔也预感到了战争的来临。当马歇尔收到由作战部部长斯塔克将军发来的关于“最后通牒”的电文时，他立即就斩钉截铁地说了一句：“各位，我确信，日本军将在今天下午一时，或一时过后不久便开始对我发动攻击，我决定向全军司令官发出紧急戒备命令。”可是，当马歇尔说这样的话的时候，已经是华盛顿时间的11时25分了，在珍珠港以北，日本的飞机已经离开了航空母舰。而当珍珠港的金梅尔司令官收到马歇尔发出的电报时，日军已经开始偷袭了。
由于高桥听错了命令，所以率领自己的50架俯冲轰炸机飞到了美军的机场上空，随着一声令下，炸弹如同密雨一般从天而降。
顿时，美军的希开姆机场、福特岛机场、惠勒机场先后爆发出一阵阵猛烈的爆炸声，升腾起熊熊大火。那些排列得整整齐齐的飞机，转瞬之间就被炸得支离破碎，偶尔有几架飞机起飞成功，但是很快就被日军的飞机给摧毁了。它们似乎毫无招架之力，只得在一片火海中任由死神的魔爪扑来。就这样，在短短的几分钟内，美国的机场基本上被彻底摧毁了，使得美国珍珠港的防空力量基本上丧失殆尽。
高桥的误打误撞虽然取得了成功，但仍给日军造成了混乱，使得其他战队也不得不临时作出自己的反应，机动地对美军的舰队进行了攻击。
就在俯冲轰炸机对美国机场进行狂轰滥炸的时候，由村田率领的40架鱼雷攻击机正飞到美军造船厂的上空，他看到机场上冒出了滚滚浓烟，不由得大吃了一惊。因为他知道指挥官下达的是破袭命令，这样的话就是鱼雷攻击机先行进攻，可为什么俯冲轰炸机先开始行动了呢？
但战争已经开始，管不了那么多了，为了防止被滚滚浓烟遮挡，他急忙率领鱼雷攻击机投入了战斗。40架飞机分成了两队，一队16架，它们负责攻打福特岛西侧的锚泊军舰；另一队24架，它们负责攻打福特岛东侧的战列舰。当它们飞到距离地面二十米左右的时候，疯狂地投下了大量的鱼雷。
就在这短短的几分钟内，美国珍珠港内便升腾起了滚滚的浓烟，飘起了艳艳的烈火，冲起了滔天的水柱。机场上的飞机被炸得七零八落，港岸边的军舰被炸得或沉或坏。头上那往日的蓝色天空此时也弥漫着一片黑烟。
美国的官兵们大多还沉浸在梦中，一个个摸不着头脑，有的惊恐万状，有的如痴如呆，甚至不知道这是怎么回事。有的人甚至认为这是在演习，对他们的司令金梅尔表示出敬佩之情，认为选择这样一个时间，实在是符合军事谋略的出其不意之举。
一直到8时，福特岛的美军控制塔才正式拉响了空袭警报，同时用广播宣布了事情的真相，大家才明白已经遭到了空袭，而不是所谓的演习。美国太平洋舰队司令金梅尔用无线电把这个消息通知了所有部队。同时，美军也开始组织反击日军了，但这些反击不成气候，只是零星的、毫无力量的攻击。整个美国陆军有33个高炮连，但只有4个连能够开火。所以一时之间，美军算是没能够进行反抗。
在福特岛拉响空袭警报的五分钟之后，第一攻击波的指挥官渊田就直接率领自己的嫡部经过瓦胡岛西侧，从这里的南面进行轰炸。他们共有49架水平轰炸机，其中每五架飞机分为一组，每架飞机相隔200米，成一个直直的队形。在距离地面3000多米的高空，向着福特岛东侧的战列舰和高炮火力比较集中的依哇机场进行狂轰滥炸。
而事先预定被用做掩护的战斗机则没有见到美军升空的飞机，所以它们便腾出手来，43架飞机分成了6个编队，对美军的6处机场进行了扫射攻击。