在美國實行禁運之後，英國人和荷蘭人也緊接著拒絕向日本出售石油。然而，羅斯福並不想馬上與日本斷絕關係，為了緩和雙方關係，美日仍在繼續談判。
10月23日，日本內閣首相東條英機召開軍政要員聯絡會議，集中討論了有關日本與美國談判的問題和同美國開戰的前景。為了緩和同美國的關係，東鄉茂德外相主張最好從中國部分撤軍，但卻遭到軍方的強烈反對。
會議相持不下，東條英機隨即提出三種方案讓大家裁決。一是即使蒙受巨大的困苦，就是“臥薪嚐膽”，也要避戰；二是立即決定開戰；三是在繼續談判的同時，做好必要時開戰的準備。
日本陸軍總參謀部堅持認為，與美國談判已進入死胡同。於是，陸軍參謀總長杉山元主張應在12月初開戰，不過仍要繼續同美國談判，玩弄外交騙局，以便給日本帶來軍事上的好處。
而開戰的首要前提是，成功偷襲美國在太平洋的海軍基地珍珠港。為了確保這次偷襲成功，日軍大本營采取了大量的欺騙和偽裝措施，並進行了周密的組織準備。
1941年11月6日，山本五十六就根據東條英機的指示發布聯合艦隊絕密的作戰命令。11月10日，特遣艦隊司令南雲忠一發布了他實施山本五十六計劃的第一號命令。
12月7日清晨，珍珠港風和日麗。當天，美國太平洋艦隊泊港艦隻共86艘，其中戰列艦8艘、巡洋艦7艘、驅逐艦28艘、潛艇5艘。瓦胡島上各機場共停放飛機387架。艦上的水兵有的剛剛起床，有的在用早餐或在甲板上散步。
7時30分，一個水兵發現有20架飛機向珍珠港飛來，他認為可能是進行演習的飛機而沒有在意。稍後，有人看見一架飛機從北低空飛過福特島，並聽到一聲爆炸，人們仍認為是一次什麼事故。
直至日機對美軍機場和艦隻實施集中突擊時，珍珠港的美軍才如夢初醒，看清了飛機的標誌，發出了警報。福特島美軍司令部廣播：“飛機襲擊珍珠港，不是演習！”
日軍經過約兩個小時的狂轟濫炸，共炸沉炸傷美軍各種艦艇40餘艘，其中炸沉戰列艦5艘、巡洋艦1艘、驅逐艦2艘；炸傷戰列艦3艘、巡洋艦3艘、驅逐艦1艘、輔助艦5艘。擊毀飛機260餘架，斃傷美軍3500餘人。
日軍僅損失飛機29架，潛艇6艘。
但是，日軍這次突然襲擊並未完全達到預定的目的。首先，突襲的主要目標美國太平洋艦隊的3艘航空母艦當天不在港內。其次，日軍飛機忽視了對
修船廠和油庫的破壞，這些設施對美國太平洋艦隊爾後的恢複和作戰活動都起了很大作用。擔任日艦主攻任務的南雲忠一，在兩次攻擊得手之後，已是大喜過望，他拒絕了實施第三波轟炸的建議，匆忙收兵溜回日本。12月8日上午，羅斯福總統身披藍色海軍鬥篷，乘車來到國會大廈，要求向日本宣戰。羅斯福總統向美國參眾兩院發表講話，在講演最後要求國會宣布：
自1941年12月7日星期日，日本發動無端的、卑鄙的進攻時起，美國和日本帝國之間已處於戰爭狀態。
參議院以82票對0票，眾議院以388票對1票通過了羅斯福的宣戰要求。從此，美國正式參加了第二次世界大戰。1942年2月，馬歇爾將作戰計劃部改組為美國陸軍的最高指揮機構——作戰部，並於3月任命艾森豪威爾為作戰部部長。
此後不久，艾森豪威爾奉馬歇爾之命擬製歐洲盟軍聯合作戰計劃。艾森豪威爾認為，美軍應以歐洲與大西洋戰場為主要戰略方向，先將美軍的主要兵力兵器向英國集中，再橫渡海峽突向歐陸。
1942年5月，艾森豪威爾奉命赴倫敦考察軍事形勢和未來駐歐美軍的編製問題。6月，在呈交考察報告《給歐洲戰區司令的指令》後被任命為歐洲戰區美軍司令，重返倫敦。7月，晉升為中將。