八时五十五分，开始第二波攻击。日军战斗机首先对空中的零星美机进行攻击，以确保掌握制空权。
日机见有美机迎战便仓卒逃走，美机猛扑过去，桑德斯对领队日机开火，日机立刻冒着浓烟，摇摇晃晃地坠海。
空袭开始不久，夏威夷医药协会总会便接到救护伤员的紧急电话，二十分钟里，医生和志愿者就已经把担架和医疗器械装上汽车，直奔现场。汽车大队的妇女驾驶着每辆可用的汽车，搭载兵员驰往珍珠港。公路上的情况已是一片混乱，军方车辆、消防车、救护车和几百辆运送官兵奔赴作战岗位的计程车，塞满了十千米长的公路上，喇叭声响彻云霄。汽车大队的女驾驶员表现尤其出色，真可谓巾帼不让须眉。受伤的官兵被紧急送往翠普勒陆军医院，院方急召檀香山的医生参加救护，正巧有五十名医生正在听纽约的约翰。穆尔黑德博士讲解战时外科手术，立刻赶往医院，投入救护工作。穆尔黑德博士刚示范过一项新医疗仪器，能很快测出人体内金属。那天早晨，这种仪器表现出巨大价值，节省了许多等待冲洗x光底片的宝贵时间。
在海军医院，原来在院内治疗休养的病人被送到外面的临时病房，为由担架抬来的受伤人员腾出病床。许多年轻的水兵断臂缺腿，还有几百名被烈焰灼伤。这些年轻人的勇气令人难以置信——病房里满是伤患人员，许多人伤势严重甚至已经奄奄一息，但却是一片静寂，无人呻吟。
在第一攻击波后，美军已做好了战斗准备，因此第二波遭到了较为猛烈的高射炮火射击。有20架日机被击落，其中战斗机6架，轰炸机14架。
九时四十五分，第二波的飞机开始返航。渊田驾机绕珍珠港低空盘旋一周拍摄了被炸后的情景，才最后一个返航。
十时，由哈尔西中将率领的以“企业”号航空母舰为核心的特混舰队，完成向威克岛运送增援战斗机的任务正在返回珍珠港的途中，接到太平洋舰队司令金梅尔上将的命令，向南追击日军舰队。这一命令是根据一连串错误的报告和无线电定位下达的，幸亏是错误的方向，不然，哈尔西的这支小舰队要是真的同日军舰队交手的话，肯定会被日军消灭，那么就不可能有日后在太平洋上立下赫赫战功的哈尔西和“企业”号航空母舰。徒劳无功的哈尔西率领舰队于12月9日下午才返回珍珠港。
十一时，医院血库的血浆存量锐减，福雷斯特。平克顿医生立即广播呼吁献血。半小时内已有五百人聚集在医院门外等候献血，医护人员分十二个地点验血、抽血，但仍感人手不足，有的人竟然足足排了七个小时才献上血。
12月12日，返航途中的突击编队接到山本的命令，派出若干兵力支援威克岛登陆作战。根据这一命令南云抽调航母、巡洋舰和驱逐舰各2艘，前去支援威克岛登陆作战，自己率主力继续返航。
后来接替金梅尔继任美国太平洋舰队司令的尼米兹上将认为南云把突击时间限定为一天，突击目标又限定在有限范围里，没有最大限度利用这一来之不易的绝好机会。山本五十六评价南云是个庸材，说他在指挥时就象小贼入室行窃，开始时志在必得，胆大包天，稍一得手便心虚胆怯急于溜走。由于日军没有进行第三次攻击，而前两次攻击中日军又只重视对军事目标的打击，根本没有攻击珍珠港各种修造船设施齐全的造船厂和储存有4万加仑燃油的油库。日后美军正是利用造船厂的设备迅速打捞修复受创的军舰，正是利用油库的燃油使得航母频频出击，在短时间里恢复了太平洋舰队的战斗力。设想一下，日军即使只炸毁了油库，也足以让完整无损的太平洋舰队在六个月里无法出动。这是日军在这次偷袭中最大的失误！
当日军飞机开始轰炸后，潜入珍珠港的日军伊—16号袖珍潜艇由横山正治中尉和上田定二军士长驾驶也趁火打劫，发射两枚鱼雷均未击中目标，并于晚二十二时许向母艇发出攻击成功的电报，后被美军击沉。伊—24号袖珍潜艇在港口入口处被美舰发现，遭到攻击后带伤逃脱，由于伤势较重操纵失控，致使两次触礁，加上畜电池电力耗尽，无法发射鱼雷，两名艇员只好弃艇。其他的两艘袖珍潜艇都先后在珍珠港的入口处被美军击沉。这支特别攻击队的十名艇员中只有伊—24号艇的艇长酒卷和男少尉侥幸生还，成为太平洋战争中第一个被美军俘虏的日军。
日军部署在珍珠港周围共有20艘潜艇，一来用于侦察监视，二来准备伏击在空袭时企图出港躲避或是追击日军舰队的美舰，由于在空袭时并无美舰出港，所以未有战果。倒是“伊—70”号潜艇在12月9日下午跟踪返航的美军“企业”号航空母舰编队时被美军飞机发现后击沉，艇上68名官兵无一幸存。其余潜艇在攻击结束后陆续撤离珍珠港。
整个空袭行动持续约两小时，真正的攻击时间约一小时三十分。日军共消耗鱼雷40条，各种炸弹556枚，总计约144吨。战斗中损失飞机29架，由于日军飞行员都抱着必死的决心，全都不带降落伞，所以机上55名飞行员全部阵亡。加上起飞时有1架飞机因故障坠毁，返航时有2架飞机因迷航而坠毁，总共损失飞机32架。还损失1艘大型潜艇和5艘袖珍潜艇，阵亡艇员77人，被俘1人。总计人员损失133人。
美军有四艘战列舰“亚利桑那”号、“加利福尼亚”号、“西弗吉尼亚”号和“俄克拉荷马”号以及一艘布雷舰“奥格拉拉”号、一艘靶舰“犹他”号沉没。一艘战列舰，三艘巡洋舰，三艘驱逐舰重创，三艘战列舰，三艘巡洋舰，五艘辅助舰轻伤。飞机被毁260架，伤63架。人员死亡2334人，失踪916人，伤1341人。
“加利福尼亚”号、“西弗吉尼亚”号后来被打捞起来，重新参战。美军也对沉没的“亚利桑那”号进行过探察，看看是否有打捞的可能，最后见实在没有希望，就将暴露在水面上的舰体拆除，水底部分的舰体仍留在沉没的地方。
尽管偷袭的主要目标美国太平洋舰队的三艘航空母舰及二十二艘其他军舰不在珍珠港，而且油库、造船厂未遭破坏，但是日军此次偷袭作战，组织周密，行动果敢，代价小，战果大，堪称突袭战例的经典之战......
......
罗斯福终于等到了日本偷袭珍珠港的消息......而现在，是该向日本宣战的时候了！
在总统前往国会山要求向日本宣战时，在珍珠港被击沉的军舰露出的烟囱正冒着浓烟。战列舰“亚利桑那号”的歪歪斜斜的三角桅杆和“俄克拉何马号”倾覆的船身在锚地上竖立着。“亚利桑那号”已经成为将近1100百名官兵的坟墓。“俄克拉何马号”看上去就像一条试图冲上岸滩的巨鲸。一些小船慢慢地驶来驶去，从漂着一层油的水中打捞水兵和海军陆战队队员的尸体。总共有19艘军舰被击沉、击坏，其中包括太平洋舰队的全部用以作战的舰只。据统计，美国损失265架飞机，绝大部分是整齐地排列在地面上时被炸毁的。美国总共死亡2403人。1178人受伤；日本人损失29架飞机，55名飞行员。珍珠港事件是美国军事史上最为严重的惨案。
罗斯福在他儿子詹姆斯的搀扶下走向众议院的讲台时，响起了一阵又一阵雷鸣般的掌声，共和党人也鼓掌欢迎。多年来这还是第一次，因为在全国出现紧急状况的时刻政治上的敌意已经消失了。珍珠港事件使美国人民团结一致，拥护富兰克林.罗斯福。他一手扶着讲台，一手打开笔记本。他的眼睛在大厅里环视了片刻，看看坐在前排的阁僚，最高法院的大法官和各国外交使节，然后抬头望望座无虚席的楼厅观众席，他夫人和伍德罗.威尔逊的夫人坐在一起。在全国各地，美国人都聚集在收音机前，倾听人们熟悉的声音，罗斯福非常慎重地说：“昨天，1942年12月12日——这是臭名昭著的日子，美国受到日本帝国海军和空军的突然袭击。美国和那个国家原本处于和平状态，并应日本的请求仍在和日本政府与天皇对话，期望维护太平洋的和平......这次袭击使美国海军和陆军遭受到严重损失。许多美国人丧生......既然日本在12月12日星期日卑鄙地发动袭击，我请求美国国会宣布：美国和日本帝国之间已处于战争状态。”
参议院没有经过辩论，在一个小时之内一致批准了总统的请求，众议院听取几个人的讲话，然后就投票通过，只有一个人反对。
蒙大拿州众议员珍妮特.兰金投了一张反对票，此人还曾投票反对美利坚参加第一次世界大战。
美国正式加入进了世界大战！