Pour établir sa stratégie, Yamamoto s'est basé sur l'attaque, du nom d'opération Judgment, du 11 novembre 1940 mené par les Britanniques sur le port de Tarente et où le porte-avion Illustrious a envoyé 21 avions en deux vagues pour mettre hors-combat 3 navires italiens. Yamamoto prépare donc une force, sous les ordres de Chuichi Nagumo comprenant: 6 porte-avions (Kaga, Akagi, Hiryu, Soryu, Zuikaku et Shokaku) transportant 450 appareils, 5 croiseurs, 9 destroyers, 3 sous-marins pour éclairer la voie et 8 pétroliers pour le ravitaillement. L'attaque est prévu pour le 7 décembre à l'aube, le 7 étant un dimanche et donc tout est tranquille. En plus de l'aviation, plusieurs sous-marins de poche sont transportés par de gros sous-marins pour compléter l'attaque. Le 22 novembre, les 31 navires sont réunis dans une des baies de l'île d'Etorofou, dans les Kouriles. Le 26, la flotte appareille et suit le 42e parallèle vers l'est puisque le secteur est souvent dans le brouillard.

Les Japonais avaient des espions sur l'île qui, par un code lumineux simple relayé par un sous-marin croisant au large, donnaient la position des navires de guerre ainsi que tout départ ou arrivée. Le 2 décembre, en mer entre les Kouriles et Hawaii, l'amiral Nagumo reçu le message codé convenu: Escaladez le mont Niitaka, qui lui signifiait d'attaquer les Américains à Pearl Harbor. Les Américains avaient réussi à décoder les messages entre diplomates japonais et donc, lorsque le 6 décembre les négociateurs japonais à Washington reçurent des instructions en 14 points leurs disant de rompre toutes négociations, ils savaient que la guerre allait éclater, mais où. Les Américains croyaient, vu les concentrations de troupes présentes, que les Japonais allaient attaquer les îles du sud et la Malaisie ; ils ne croyaient pas à une attaque dirigée directement contre leurs bâtiments. La base de Pearl Harbor avait bien reçu un avertissement de guerre imminente, les généraux sur place ont alors pris des dispositions anti-sabotage qui les ont fait rassembler les avions pour mieux les surveiller...ce qui les rendaient plus que vulnérables aux attaques aériennes.

Le 7 décembre à 6h00, à 370km de Pearl Harbor, l'amiral Nagumo fait décoller une première vague de 183 avions (50 bombardiers, 51 bombardiers en piqué, 40 avions-torpilleurs et le reste en chasseurs). Vers 7h00, un radar américain repère la formation aérienne à 250km, mais l'information est interprétée comme étant le vol de forteresses volantes, qui était prévu, venant de Californie. À 7h50, le premier chasseur est en vu de Pearl Harbor et à 7h53 il confirmait l'attaque-surprise. 5 minutes après, le contre-amiral Patrick Bellinger hurlait dans le micro: " Attaque aérienne sur Pearl Harbor. Ce n'est pas un exercice! " Au moment de l'attaque, les Japonais ont pour eux des dizaines d'heures d'entraînement. Le chasseur zéro passe pour être un avion très efficace, la marine s'est équipée de cuirassés géants qui, avec leurs canons de 460 mm, devraient lui assurer la maîtrise des mers.

Le matin du 7 décembre 1941, 127 vaisseaux étaient enregistrés au port de Pearl Harbor, dont 94 étaient au mouillage. Cependant, les 3 porte-avions Saratoga, Lexington et Enterprise ainsi que 13 croiseurs étaient en patrouille au large. Les Japonais concentrèrent leur attaque sur les 7 cuirassés (Arizona, Oklahoma, West Virginia, California, Nevada, Maryland et Tennessee) amarrés deux par deux le long de l'île Ford; île située au centre de la baie. L'Arizona reçu le premier une bombe de 800kg qui fit sauter l'avant alors qu'une deuxième bombe tombait par la cheminée dans la salle des machines; brisant le navire en deux et tuant par le fait même 1106 hommes. L'Oklahoma reçu trois torpilles sur son flanc gauche, ce qui le fit chavirer, gardant dans son ventre des matelots qui agonisèrent dans le noir pendant 17 jours. Le West Virginia et le California reçurent des torpilles aussi et ils auraient chaviré sans l'effort des matelots qui réussirent à les redresser. Le Nevada reçu une torpille et deux bombes mais resta à flots. Le Maryland et le Tennessee ne subirent que des dommages légers et 15 jours après ils étaient prêts au combat avec le cuirassé Pennsylvania qui était en cale sèche lors de l'attaque. En plus des cuirassés, les avions japonais endommagèrent 3 croiseurs et 3 destroyers.  

À 7h15, la deuxième vague d'avions décolla des porte-avions japonais. Cette deuxième vague était composé de 54 bombardiers, 80 bombardiers en piqué et 36 chasseurs. En plus de compléter la première vague, elle concentra son action sur les installations de l'île Ford, sur les quais d'hydravions et sur les 2 bases aériennes détruisant ainsi 65 appareils. L'amiral Nagumo se refusa à réenvoyer sa première vague pour une deuxième passe, estimant que les défenses seraient établies et il mit donc le cap au nord pour rentrer à la base vers 13h00. La deuxième attaque par sous-marins fut pour sa part un échec total. Lors du retour des japonais, l'un des sous-marins transporteurs, I-170, fut coulé par un appareil de l'Enterprise. 50 minutes après que le premier avion japonais ait lâché ses bombes, les diplomates japonais remettaient la déclaration de guerre officielle. 2403 Américains furent tués et 1178 blessés contre 29 avions et 55 aviateurs du côté Japonais. Dans leur attaque, les Japonais n'ont pas inclus la destruction des réservoirs de carburants qui aurait immobilisé la flotte.

 Lors de l'attaque, la flotte japonaise aurait pu être repérée et les pertes s'élever bien au-delà de ce qu'elles furent. Mais il y a aussi une part de malchance : les japonais laissent derrière eux des installations presque intactes et ont la mauvaise surprise de constater que les trois porte-avions américains sont absents du port, ce dimanche matin 7 décembre 1941.   

En conclusion, les Américains perdirent 2 cuirassés et durent réparer les 6 autres, mais ils restèrent fort de leur trois porte-avions (Lexington, Saratoga et Enterprise) et du restant de leur flotte de 44 destroyers, de 16 croiseurs et 16 sous-marins. De plus, le chef des opérations navales, le vice-amiral Stark, fit repasser le canal de Panama à une partie de sa flotte d'Atlantique incluant le porte-avion Yorktown. L'attaque eu deux impacts majeurs: l'attaque-surprise unifia tous les Américains dans un but de revanche et les stratèges américains durent modifier leurs plans d'attaque en fonction du restant de la flotte, soit compter entièrement sur les porte-avions pour mener la bataille (qui fut un succès). Le sentiment de revanche est bien présent chez le contre-amiral William F. Halsey qui, depuis le pont de l'Enterprise en train d'entrer dans Pearl Harbor, s'écria: 

" nous n'en aurons fini avec eux que quand le japonais ne sera plus parlé qu'en enfer! "

Les Américains auraient du s'attendre à l'attaque grâce au déchiffrement des codes secrets. Certains pensent que Roosevelt n'aurait pas anticipé l'attaque pour faciliter l'entrée en guerre des États-Unis devant les réticences de l'opinion à se livrer. Les commissions d'enquêtes, de leur côté, ont dressé une liste impressionnante de défaillances dans la chaîne de commandement : ordres flous, priorité au contrôle de la population d'origine japonaise de Hawaï plutôt qu'à la mise en état d'alerte contre l'ennemi extérieur. Les américains attendaient en outre l'offensive en Asie du Sud-Est.  

Les déboires des Etats-Unis à Pearl Harbor n'ont pas empêché le pays de redresser la situation dès 1942. Les Américains se lancent dans une guerre sous-marine contre les navires de commerce ; profitent du soutien des pays d'Amérique latine (pour les matières premières) ; utilisent les positions britanniques (Australie)... avec l'issu que l'on connaît.