1941年11月18日，日本海軍先遣隊的潛艇偽裝成日常巡邏，分別由佐伯灣和橫須賀港出航，沿中航線和南航線駛向夏威夷的瓦胡島，偵察和監視美國太平洋艦隊的活動。11月26日，日軍襲擊珍珠港的突擊編隊從單冠灣啟航，沿預定的北航線以14節航速前進。在海上航行過程中，實施了晝夜24小時對空、對潛警戒和保持無線電靜默。同時，為了防止途中被美軍發現，突擊編隊在阿留申群島和中途島之間美軍偵察機巡邏圈以外航行。12月6～7日，油船給突擊編隊實施最後一次加油。突擊編隊以24節的航速直逼瓦胡島。
珍珠港被炸後的慘景7日4時（夏威夷時間），突擊編隊在瓦胡島以北230海裏的海域展開。5時30分派出2架水上飛機偵察突擊航線、港內停泊的艦船及氣象情況的同時，對瓦胡島東、西兩側附近海麵做了大範圍的搜索。6時至6時15分，突擊機群的第一攻擊波183架飛機（其中魚雷機40架、俯衝轟炸機51架、水平轟炸機49架、戰鬥機43架）分別從6艘航空母艦起飛，利用雲層隱蔽地飛向瓦胡島。7時40分，突擊群排列成攻擊隊形，由瓦胡島西部進入。7時55分，日機首先攻擊希凱姆、惠列爾機場和福特航空站，壓製防空火力。7時57分，魚雷機沿西部山區進入，一批16架對福特島兩側艦船實施了魚雷攻擊，另一批24架繞過海軍碼頭，從東南方向進入，從15~30米的超低空投擲魚雷，攻擊福特島東側的戰列艦。8時5分，水平轟炸機繞經瓦胡島以西，從南岸飛向珍珠港，編成以5機為中隊的縱隊隊形，在3000米高度對福特島東側的戰列艦、機場進行轟炸。戰鬥機從西部山區東側進入，分為6個編隊，分別掃射了惠列爾、希凱姆機場和福特、卡內歐黑海軍航空站，封鎖瓦胡島上空，未與美機遭遇。第一攻擊波突擊曆時45分鍾，隻遇到輕微抵抗，便順利地完成了首次突擊任務，於8時40分返回航空母艦。日機攻擊開始後，潛入港內的日軍潛艇也向美軍艦船實施了魚雷攻擊。此時，在港美艦有戰列艦8艘、巡洋艦7艘、驅逐艦20艘、潛艇5艘、輔助艦若幹。
日機第一攻擊波開始時，駐島美軍驚慌失措，混亂不堪，沒有進行有組織的抵抗。日軍突擊5分鍾後，美軍高炮才零星射擊，島上33個高炮連，僅4個連開火。8時15分，隻有4架戰鬥機從未受轟炸的哈羅瓦機場起飛。此後雖陸續起飛了2架，與日軍第二攻擊波遭遇，但由於倉促應戰，協同不好，因而有的被日機擊落，有的被自己的高炮擊毀，整個基地完全陷入被動挨打的境地。
日軍第二攻擊波171架飛機（其中俯衝轟炸機81架、水平轟炸機54架、戰鬥機36架）於7時15分起飛，8時40分展開成攻擊隊形，各機群從瓦胡島東部進入，8時55分開始攻擊，俯衝轟炸機主要攻擊艦船，水平轟炸機主要攻擊希凱姆、貝羅斯機場和各海軍航空站，戰鬥機擔任空中掩護，同時封鎖、掃射各航空基地。第二攻擊波的突擊持續了約1小時，擴大了第一攻擊波的突擊效果。
整個突擊行動持續了約2小時，實施攻擊時間約1小時30分鍾，投擲魚雷40枚，各種炸彈556枚，共144噸。日軍以死傷約200人，損失飛機29架和潛艇5艘的微小代價，炸沉炸傷美軍各種艦船40餘艘（含戰列艦8艘、巡洋艦3艘、驅逐艦3艘，約占在港大型艦艇總數的50％），擊毀美軍飛機188架（約占飛機總數的70％），斃傷美軍4500餘人。日軍偷襲珍珠港時，美軍4艘航空母艦和其他22艘艦艇出海執行任務，因而幸免於難。
日本偷襲珍珠港的成功，使美國海軍太平洋艦隊遭受嚴重損失，喪失了戰鬥力，癱瘓達半年之久。從此，日軍可以在太平洋西部和西南部順利地實施進攻戰役，而襲擊珍珠港的編隊則可用來支援作戰。
日本突然襲擊珍珠港，拉開了太平洋戰爭的序幕。同日6時，日本大本營陸海軍部宣布：“帝國陸海軍於今天8日淩晨在西太平洋與美英軍進入了戰爭狀態。”11時40分，日本政府公布了天皇向美國宣戰的詔書。
日本不宣而戰的侵略行徑，震動了整個美國朝野，舉國上下異常憤慨，國內一直鼓噪流行的“孤立主義”、反對美國參戰和抗議政府擴充軍備的“和平”呼聲頃刻化為泡影，同時也宣告了美國政府長期以來推行的綏靖政策的失敗。從此，美國人民團結一致，各階層、各黨派人士紛紛表示支持政府對日宣戰。
12月7日晚（夏威夷時間），羅斯福總統迅速召集政府會議，商討各項對策。12月8日，羅斯福向參眾兩院聯席會議發表了戰爭谘文。他說：“昨天，1941年12月7日，——必須永遠記住這個恥辱的日子！——美利堅合眾國受到了日本帝國海空軍突然的蓄意的進攻。美國和日本是和平相處的，根據日本的請求仍在同它的政府和天皇進行會談，以期維護太平洋和平……曆史將會證明，夏威夷距日本這麼遙遠，表明這次進攻是經過許多天或甚至許多個星期精心策劃的。在這期間，日本政府蓄意以虛偽的聲明和表示繼續維護和平的願望來欺騙美國。”