１２月２日，正当南云机动部队刚刚越过东西经日期变更线，进入中途岛以北的西经海域时，山本用新密码给南云发出来密令：“攀登新高峰１２o８”，意即按原计划１２月８日（夏威夷时间１２月７日）发起攻击。南云随即下令各舰长熄灯行驶，并把“z作战”行动向全体官兵传达。随时作好战斗准备。
1941年12月7日美舰被炸后的资料照片。
１２月７日早上６时，南云机动部队接到了进攻命令，各航空母舰的飞行甲板上的绿灯亮了，飞机一架接一架飞离航母，不到１５分钟，担任第一波攻击任务的１８３架飞机就全部飞离甲板，其中战斗机４３架，水平轰炸机４９架、鱼雷机４o架，俯冲轰炸机５１架，在领航机信号灯导引下，迅速编好队形，然后绕舰飞行一周，在渊田美津雄海军中校的率领下扑向珍珠港。
此时美军太平洋舰队停泊在珍珠港内的舰船计有战列舰８艘、重巡洋舰２艘、轻巡洋舰６艘、驱逐舰２９艘、潜艇５艘、辅助舰船３o艘。岸上机场停有飞机２６２架，其余的２艘航空母舰、８艘重巡洋艇和１４艘驱逐舰分别在威克岛、中途岛运送飞机，以及在约翰斯顿岛演习。由于是星期天，大部分官兵离开了战斗岗位，整个珍珠港呈现出一派假日景象，没有一点戒备。
７时４９分，日军发出突击信号，各飞行突击队立即展开攻击队形，俯冲轰炸机队率先顺山谷进入。７时５５分，成批炸弹暴雨班倾泻到美太平洋舰队基地四周的希凯姆机场、惠列尔机场和福特岛机场，将机场上成比翼排列的数百架美机炸成一堆堆废铁，摧毁了机库。仅仅几分钟，日本人彻底敲掉了珍珠港的防空设施，向“赤城”号航空母舰上的南云拍发了袭击成功的信号：“虎！虎！虎！”。
７时５７分，日本鱼雷机从几个方向突入，在仅仅掠过水面１２米的高度上，向福特岛东西两侧的美国军舰发射鱼雷。８时o５分，日本水平轰炸机从正西方向进入，再次轰炸了福特岛东侧停泊的战列舰，同时轰炸了高炮火力集中的依瓦机场。大火和爆炸引起的烟雾，顿时遮蔽了整个珍珠港，不少美国军舰来不及作战斗准备就沉入海底。８时４o分，第一攻击波攻击结束，日机顺利完成首次空袭任务后安然返航。
2004年12月7日，在美国夏威夷珍珠港，几名海员向一艘从“亚利桑那”纪念馆旁驶过的军舰敬礼。
在日机第一攻击波突然袭击开始时，美军混乱不堪，惊慌失措，毫无招架之力。岛上高射炮直至６分钟后才零星射击，３３个高炮连，仅有４个连开火，但击落日机甚少。港内的军舰在最初的几分钟内，几乎没人能够意识到正在发生什么事情。排列在舰列最后的战列舰“内华达”号刚升起旗舰，就被日机上的机关炮刹那间撕得粉碎，大惊失色的升旗手紧接着又升起几面星条旗，无一不被打烂。当第一枚鱼雷命中战列舰“亚利桑那”号时，美国人还是一副难以置信的表情。战列舰“马里兰”号正在升旗，一名水兵漫不经心地对一群冲向附近的机场飞机看了一眼，还以为是自己的飞机，没等他回过神来，炸弹已落在头上。直到８时，美太平洋舰队司令部才把一份十万火急的电报发往海军部：“珍珠港遭空袭，这不是演习。”此时，“俄克拉荷马”号和“西弗吉尼亚”号已被炸裂了，“亚利桑那”号和１ooo名水兵也被弹药库引发的一系列毁灭性爆炸淹没了。到这时，美军舰上惊魂初定的高射炮手才投入战斗，但奏效甚微。８时１５分，美军未遭日机轰炸的哈罗瓦机场起飞了4架战斗机，此后陆续起飞25架，与日军飞机展开了空战，但由于寡不敌众，仓促应战，协同不好，因而或被日军战斗机击落，或被美军自己的高射炮击毁。正在返航的美航空母舰“企业”号上１８架俯冲轰炸机，和从美国本土飞来的１２架“空中堡垒”式飞机，刚飞到珍珠港上空，就遭到日本“零”式战斗机的攻击。一名美军飞行员喊到“不要开炮！不要开炮！这是美国飞机！”话音刚落，他的无线电波就消失了。将近２个小时，日本人控制着珍珠港的海空，随心所欲地进行着轰炸扫射。
８时５o分，正当日本第二攻击波飞机飞临瓦胡岛上空时，美国国务卿赫尔才接到野村大使和来栖特使递交的最后通牒，日本外交部规定递交通牒的时间是华盛顿时间下午１时，延误了５o分钟，目的是把袭击时间保持到开战前半小时，避免“偷袭”和“不宣而战”的臭名，赫尔顿时目瞪口呆，愤怒地说：“在我整整５o年的公职生活中，从未见过这样一份充满卑鄙的谎言和歪曲的文件。”日本人无言以对，狼狈退出门去，门已关上了，这时赫尔破口大骂：“无赖，该死！”
2004年12月7日，在美国首都华盛顿，一些路人冒雨加入几名老兵的行列，参加美国海军举行的“珍珠港”事件63周年纪念仪式。
１o时整，日本飞机全部撤离珍珠港，返回母舰。得意洋洋的渊田，要求南云再发起一次攻击，摧毁珍珠港的修船厂和油库，并建议派出搜索机，搜寻美航空母舰。南云没有同意，认为这一战，舰船油料几乎耗尽，如果在这里耽搁，舰船就开不回去了。于是他下令北撤。同来时一