Znakomicie wybrano termin ataku – ranek 7 grudnia 1941 roku (według czasu tokijskiego 8 grudnia). Tego dnia wypadała niedziela i – jak wynikało z informacji wywiadu – okręty powinny znajdować się w bazie. A część załóg na przepustkach.
Na dowódcę operacji wyznaczono wiceadm. Chuichi Nagumo, któremu powierzono sześć lotniskowców z 360 samolotami na pokładach, dwa pancerniki, trzy krążowniki i dziewięć niszczycieli. Oprócz tego pięć miniaturowych okrętów podwodnych Kaiten miało niepostrzeżenie wpłynąć do portu w Pearl Harbor i przeprowadzić ataki torpedowe. 7 grudnia nad ranem okręty Nagumo zbliżyły się na 230 mil morskich do Pearl Harbor. O świcie z pokładów lotniskowców wystartowało 140 maszyn: bombowców, samolotów torpedowych i myśliwców, pod dowództwem kmdr. Mitsuo Fuchidy. Ok. godz. 7.50 Fuchida, widząc amerykańskie okręty wojenne spokojnie kotwiczące w porcie, nadał umówiony sygnał radiowy „Tora, Tora ,Tora” (Tygrys, Tygrys, Tygrys), co oznaczało, że udało się zaskoczyć przeciwnika, i poprowadził swe samoloty do ataku.
Zasypane bombami, torpedami i ogniem z broni pokładowej okręty zaczęły płonąć. Japończycy najbardziej zajadle atakowali pancerniki. „Arizona”, trafiona w przedni magazyn amunicyjny, eksplodowała i osiadła na dnie. „Oklahoma” dostała cztery torpedy w lewą burtę i przewróciła się stępką do góry. Zatonęły też „West Virginia”, „Nevada” i „California”, a „Tennessee”, „Maryland” i „Pennsylvania” zostały poważnie uszkodzone. Inna grupa samolotów zbombardowała lotniska, niszcząc większość z ponad 200 amerykańskich maszyn. Nie mniej dotkliwe były straty w ludziach: 2400 zabitych oraz 1180 rannych. Japończycy stracili zaledwie 29 samolotów, okręt podwodny i pięć kaitenów. Szczęście w nieszczęściu Amerykanów polegało na tym, że w Pearl Harbor nie było lotniskowców, które znajdowały się na morzu, i że Nagumo odwołał atak trzeciej fali samolotów, dzięki czemu ocalały urządzenia portowe oraz ogromne zapasy ropy i oleju napędowego.
Niespodziewany nalot na bazę Floty Pacyfiku wywołał szok w Stanach Zjednoczonych. Ameryka zadawała sobie pytanie: jak to było możliwe? Dlaczego zlekceważono ostrzeżenia wywiadu, dlaczego nie podniesiono alarmu, gdy niszczyciel „Ward” natknął się u wejścia do portu na kaitena albo gdy posterunek radiolokacyjny meldował o zbliżającej się dużej grupie samolotów? Najprostsza odpowiedź brzmi: chyba nikt w Pearl Harbor nie dopuszczał myśli, że atak powietrzny jest możliwy i że Japończycy poważą się na coś takiego. Do tego w niedzielny poranek czujność Amerykanów była wydatnie osłabiona: część kadry dowódczej, załóg okrętów i obsługi bazy przebywała na przepustkach, oficerowie dyżurni nie chcieli niepokoić przełożonych fałszywymi, jak sądzili, alarmami...
Niektórzy twierdzą, że prezydent Roosevelt i jego otoczenie wiedzieli z japońskich depesz, iż Pearl Harbor stanie się celem ataku, ale ukryli te informacje, aby zyskać pretekst do wciągnięcia Stanów Zjednoczonych w wojnę. Nie ma jednak przekonujących dowodów na poparcie tej tezy. Fakt faktem, że tragedia 7 grudnia całkowicie zmieniła antywojenne nastroje społeczeństwa amerykańskiego. Trauma szybko zamieniła się w powszechną mobilizację. Zdawał sobie z tego sprawę adm. Yamamoto, który powiedział: „Obawiam się, że obudziliśmy giganta i tchnęliśmy w niego wolę walki”.
