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在诸多准备基本就绪后，11月5日，山本根据军令部的指示下达了“联合舰队绝密第1号作战命令”。概括了行动开始后的第一阶段内海军的战略，不但包括对珍珠港的袭击，还包括对马来亚、菲律宾、关岛、威克岛、香港和南洋等地同时进行袭击。山本又把所有舰长和飞行队长都集中在他的旗舰“长门”号上，把袭击珍珠港的计划告知了他们。在24小时内，山本又发布了第2号命令，初步确定袭击时间为12月8日，星期日，凌晨3时30分（夏威夷时间12月7日，星期日，凌晨8时）。日本进入了临战状态。
黎明静悄悄
11月16日，代号为“机动部队”的特混舰队在内海口集中。这是一支庞大的舰队，由海军中将南云忠一指挥，它包括6艘航空母舰、2艘配备有14英寸口径大炮的快速战列舰、2艘重型巡洋舰、1艘轻型巡洋舰、9艘驱逐舰、3艘油船和1艘给养船。
根据山本五十六的命令，南云机动部队为了隐匿作战意图，故意错开各舰艇编队的出发日期，于17日陆续开始向舰队集结地点——千岛群岛南端择提岛（现属俄罗斯）的单冠湾进发。
1941年11月24日，根据山本的指令，参战舰船集结完毕即作好远航最后准备。11月25日，山本向南云发出了绝密作战命令：“机动部队务于11月26日出发，竭力保持行动隐蔽，12月3日傍晚进入待机海域并加油完毕。”
11月26日晨6时，南云机动部队起锚出港，由3艘潜艇为先导，悄消地航行在波涛汹涌的北太平洋上，极其诡秘地驶向北纬42、西经170的待机海域，他们将在那儿等待最后命令——进攻。
珍珠港事件发生时，港内一片浓烟滚滚。
但华盛顿的日美谈判还在装模作样地进行。日军还派出大量舰机在日本本土活动，并模拟航空母舰编队，频繁进行无线电联络，以给美国造成“其主力舰队仍在本土活动”的错觉。而珍珠港的美军则疏于防范，周末照常放假，港内一派和平景象（近来有历史学家认为，美国最高当局已获悉日本舰队出动的的情报，但罗斯福总统和总参谋长马歇尔决定不通知珍珠港守军，让珍珠港遭受日军的攻击，为美国参战找到借口）。
南云机动部队一直保持着无线电静默，只收不发，沿预定的北航线向东迂回前进，以避开美国的巡逻飞机和商船。航行出人预料地顺利，连日来浓云密布，如一个天然的帷幕将庞大舰队的行动遮蔽了起来。海面也没有出现冬季常常掀起的巨浪。
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1208”，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40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30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05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40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1000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50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50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50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。
10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。同来时一样，日本舰队迅速地，静悄悄地溜走了。而此是美国人几乎还处在目瞪口呆之中。
这是一场海上、水下、空中闪电式的立体袭击战，在短短的的1个多小时里，日军共投掷鱼雷40枚，各型炸弹556枚，共计144吨。击沉、击伤美军各型舰船总计40余艘，其中击沉战列舰4艘、重巡洋舰2艘、轻巡洋舰2艘、驱逐舰2艘和油船1艘；重创战列舰3艘、巡洋舰2艘和驱逐舰2艘；击伤重巡洋舰1艘、轻巡洋舰4艘、驱逐舰1艘和辅助船5艘。击毁飞机265架。美军伤亡惨重，总计2403人阵亡，1778人受伤。日军只有29架飞机被击毁，70架被击伤，55名飞行员死亡，5艘袖珍潜艇被击毁，1艘袖珍潜艇被俘。日本联合舰队司令官山本五十六赢得了这场赌博，这是他最为冒险、收益最大的一次赌博，这一赌使他名震世界海战史。
美利坚的“国耻日”
珍珠港上空的滚滚硝烟和美国士兵的鲜血使美国国内的孤立主义一夜之间销声匿迹。12月8日中午，因行动不便而一向深居简出的罗斯福总统，作出了异乎寻常的举动，亲自前往美国国会，而且没有坐轮椅，而由他的长子扶着走进大厅，向美国参、众两院发表了为时6分钟的讲演。罗斯福开门见山地说：“昨天，1941年12月7日，美国遭到了蓄意的猛烈攻击，这个日子将永远是我们的国耻日！——美利坚合众国受到了日本帝国海空部队的蓄意进攻”最后他说：“我要求国会宣布，自1941年12月7日，星期日，日本无端和懦怯地发动进攻开始，合众国与日本帝国之间就已存在着战争�