为了进行这场偷袭，日本方面做了充分准备，并有意迷惑美方。在事件发生以前，日本还派了特使到华盛顿去谈判，要求和平解决两国争端。同时，偷袭珍珠港的特遣舰队也出发了。这支舰队拥有6艘航空母舰（当时日本一共只有10艘），载着423架飞机，由2艘战列舰、3艘巡洋舰、9艘驱逐舰和3艘潜艇护航。另外还有27艘潜艇（其中有5艘还带有袖珍潜艇），早就先行一步了。这支特遣舰队在11月26日就秘密离开日本，沿着严寒多雾的北方航线，隐蔽前进，偷偷摸摸在海上航行了12天，居然没有被发现，而在离瓦胡岛以北230英里处，攻击的飞机才从母舰上起飞，扑向珍珠港。
第一批日机离去，第二批171架又来狂轰滥炸。潜入港内的舰艇也发射鱼雷攻击美舰。偷袭一共持续了95分钟，美军损失了40多艘舰艇，飞机300架，死伤3500多人。美国太平洋舰队除航空母舰出港外，几乎全军覆没。
美军的麻痹大意，也帮了日本人的大忙。7日早晨6时30分，美国供应船“安泰勒斯号”拖着驳船驶向珍珠港。船长发现了潜艇，并且通知了正在巡逻的驱逐舰把它击沉了。可是这个击沉潜艇后的报告层层转上去，到了金梅尔上将那里，他根本不相信这是真的进攻，因为发现潜艇的事，太多了。所以，听惯呼喊“狼来了”的金梅尔上将，在这关键的时刻，没有引起警觉。
再说那天清晨4时，设在瓦胡岛北端卡胡库角的雷达站，是士兵洛卡德和埃利奥特在值班。老兵洛卡德正在教埃利奥特识读雷达屏。7时早班结束的时候，洛卡德正想关掉雷达下班，雷达屏上突然出现了奇特的映像。起初，他还以为机器出了毛病，可是复校之后断定仪器正常。7时02分，雷达显示的飞机机群很大，埃利奥特主张用电话向情报中心报告，可是洛卡德不同意，说下班的时间到了。而埃利奥特则坚持说应该报告，两个人争论了约七八分钟，而此时雷达屏上显示的机群，距离珍珠港只有20至50海里了。
情报军官泰勒接到雷达站的电话，也根本没想到那是一大群敌机，他还以为那是从自己航空母舰起飞的美国飞机。因为那天清晨他去情报中心的路上，听到夏威夷电台的音乐。他记得一位轰炸机的驾驶员朋友告诉他，每当他们从美国本土飞向夏威夷时，那里的电台都播送音乐，用电波来导航。
日本飞机能准确地轰炸珍珠港，重创美国海军，和一个日本间谍的活动是分不开的。这个间谍叫吉川猛夫，化名为森村正。他伪装成日本驻檀香山总领事馆外交官。就是他，日本海军情报部主管美国的第五科的少尉，早在当年5月，就到了檀香山，住进了由日本女人藤原波子开设的春湖饭店。这是一家坐落在山头，俯瞰珍珠港的豪华饭馆。波子女老板告诉吉川说，她手下有5个从日本带来的、训练有素的艺妓，可供他消遣。从此，吉甲常常带着漂亮的艺妓，或是乘小飞机，或是坐小汽车到处兜风，把美国太平洋舰队基地的全部情况搞得一清二楚，为山本五十六偷袭珍珠港计划提供了准确的情报。
珍珠港事件发生后的第二天，美国总统罗斯福要求国会宣布，美国与日本处于战争状态，太平洋战争全面爆发了。
中途岛战役
1942年5月5日，日本城乡到处是成群结队的人群。他们举着色彩鲜艳的鲤鱼旗和风筝，在庆祝一年一度的“男孩节”。东京帝国参谋本部选择这个吉日，颁布了海军第十八号命令，批准了日本联合舰队总司令山本五十六海军大将进攻中途岛的计划。
中途岛是太平洋中一个环状的珊瑚岛，距东京2500英里，距美国夏威夷群岛不到1000英里，是美国重要的航空基地。山本主张进攻并占领中途岛，是想把美国在日本偷袭珍珠港后残存的太平洋舰队，引诱到中途岛，然后一举加以歼灭。
日本联合舰队有近200艘舰只，其中战列舰11艘，航空母舰8艘，航空母舰上载有700架飞机。而美国太平洋舰队由于5个月前在珍珠港战役中受到重创，只能集中3艘航空母舰、7艘重巡洋舰和17艘驱逐舰。
但是山本在偷袭珍珠港成功之后，有些得意忘形，在这次进攻中途岛战役部署中，忘记了海军应集中力量的原则，把他的舰队，分成了6支小舰队，这就削弱了自己的优势。特别是美国太平洋舰队总部作战情报处事先破译了日本海军密码，对日本这次进攻的目标、时间、战斗部署的细节，早已了如指掌。
早在5月中旬，美国太平洋舰队总部作战情报处，在截获日本的电报中，发现了“AF”一词，引起了情报人员的注意。到了5月20日，他们又截收到一份电报，内容是日本联合舰队给各部队下达的作战计划。里面多次提到“AF”，看来“AF”好像指的是一个地方。经过分析，作战情报处认为可能是指中途岛。但这个情报到底准确不准确呢？还不知道。
作战情报处的罗彻福特海军中校冥思苦想，最后想出了一个能证明“AF”指的就是中途岛的计策。他通过潜艇电报系统向中途岛发出指示，要守岛的指挥官用普通英文发出紧急无线电报，说中途岛上的供水蒸馏塔坏了。又由第十四海区司令官布洛克海军少将立即回电说，有一艘供水船正前往该岛紧急供水。这个计策果然很灵，不出24小时，作战情报处就截获日本从威台岛的电台发出的密电，上面说“AF”显然缺水。接着日方又在密电中发出命令，要部队多带水。
美国太平洋舰队总司令尼米兹海军上将立即制订了对付山本五十六的作战计划。要求避免同优势之敌进行正面对抗，必须以消耗战来削弱敌人的兵力，用潜艇和轰炸机袭击各个孤立之敌。尼米兹下令，利用情报优势来弥补数量上的劣势，以便集中力量挫败日本突击进攻部队。为了保证美国的航空母舰在合适的时间到达合适的地点，尼米兹命令作战情报处必须提供“AF”行动的准确时间。可是经过三天三夜紧张的破译，隐藏在这些密码中的关键的日期还是没有解开。5月24日，在尼米兹召集的作战会议上，头天晚上忙了一个通宵，为破译日军难以对付的5位数密码绞尽了脑汁的罗彻福特，双眼布满血丝，精疲力尽但又神气十足地报告：6月4日，日本舰载机攻击部队将袭击中途岛。他们将从西北方向来，方位325°。在离中途岛175英里处，他们将被我方发现，时间是中途岛时间6时。
1942年6月1日，日本联合舰队全部出动了。这天，阴云密布，掩护着日舰向东驶去。从塞班岛起航的士兵，深信他们一定会占领中途岛。他们嘱咐留在岛上的人，如果收到他们的家信，就请转寄“日出之岛”——这是日本给即将占领的中途岛起的新名字。而山本五十六在出发前，曾经写信给他的情妇说：“现在已经到了关键时刻。”至于他一手策划的这场决战，他在信中却含糊其辞地说：“我对它并不抱多大的期望。”这同他在部下面前那种信心十足的劲头形成鲜明的对照。
山本的决战计划一开始就乱了套。前往珍珠港拦截美国舰队的13艘潜艇晚到了一天，而两支美国特快舰队，根据日方密电中进攻的时间表，早已从珍珠港出动，正悄悄驶往中途岛海域，进入有利的位置。
6月3日，日本各舰队进入进攻位置，山本等人这时所得的情报是，在这个海域里没有美国航空母舰，它们都远在南太平洋的所罗门群岛。其实，这是中了美国人假情报的计。
4日清晨，负责主攻的日本南云忠一海军中将命令“赤诚”、“加贺”、“飞龙”、“苍龙”四艘航空母舰上的108架飞机立即出动，去袭击中途岛。这时岛上的119架美国飞机，由于事先得到了情报，都升空迎战和逃避轰炸。
在第一批飞机离开母舰后，南云忠一又命令第二批飞机升到甲板，装上鱼雷，准备去袭击美军军舰。这时候，第一批轰炸中途岛的日机指挥官返航，报告要求对中途岛进行第二次轰炸。于是，南云忠一又命令士兵卸下鱼雷，换上炸弹。顿时，甲板上忙得不可开交。就在此刻，日本侦察机报告。发现10艘美舰正位于东北200英里处。这个消息，使南云忠一大吃一惊，因为他知道，这么大的舰队，至少拥有一艘航空母舰。于是南云忠一又下令甲板上的飞机，改去袭击美舰。这样又要卸下炸弹，装上鱼雷。恰巧又碰上第一批轰炸中途岛的飞机归来，而第二批飞机又停在甲板上，使它们无处降落。南云忠一又下令把飞行甲板腾出，让返航的飞机降落。
战机贻误了，时间一分一秒地过去。从美国航空母舰上起飞的轰炸机直扑“赤诚”、“加贺”和“苍龙”，炸弹呼啸而下。这8艘大型航空母舰中弹后，立即引起舰上飞机起火和堆在甲板上的炸弹连续爆炸。霎时问，弹片横飞，穿过甲板，又在舰体深处引起爆炸，机舱破坏，舰舵失灵。甲板上许多飞机不是烧毁，就是落海。不久，这三只庞然大物就变成一堆堆废铁，沉入到太平洋中。
南云忠一正在旗舰“赤诚号”上指挥，眼前这一切使他呆若木鸡。在部下的催促下，他离开正在燃烧的旗舰，转移到一艘巡洋舰上，向山本五十六报告。这时候，山本正威风凛凛地坐在他的旗舰“大和号”上，这是当时世界上最大的战列舰。惨败的消息，使他的胃剧烈地疼起来。过了一会儿，他又像一个输红了眼的赌棍，命令所有的舰队向他集中，企图诱使美国舰队继续西进，想用他的舰队猛烈的炮火摧毁美国舰队。但是美舰指挥官识破了山本的计划，没有上当。
6月4日中午，幸存的“飞龙号”航空母舰，派出飞机，把美国航空母舰“约克顿号”炸成重伤，而美国舰队飞机很快又报了仇，把“飞龙号”炸沉。
日方败局已定。5日凌晨，山本发出命令：“取消占领中途岛的行动！”
日本在中途岛海战中的惨败，使它丧失了4艘航空母舰、一艘重巡洋舰、234架飞机、几百名海军飞行员和2200名水兵。东京参谋本部为了掩盖他们惨重的失败，6月10日在电台播放响亮的海军进行曲之后，宣称这次战斗后日本已“成为太平洋上的最强国”。4天过后，当联合舰队返回驻地时，东京还举行了灯笼游行，庆祝这次“胜利”。
在美国太平洋舰队总部庆祝会上，尼米兹海军上将派自己的车去接作战情报处罗彻福特海军中校。这位平时不修边幅的青年军官，由于换衣服的时间太长，当他赶到会场的时候，香槟酒都喝光了。尼米兹当着他的全体部下的面，夸奖罗彻福特，说：“中途岛的胜利主要功劳应归于这位军官。”
中途岛海战是太平洋战争中的一个转折点。美国海军总司令金海军上将说：“中途岛战斗是日本海军三百五十年以来的第一次决定性的败仗。它结束了日本的长期攻势，恢复了太平洋海军力量的均势。”从此，日本在太平洋战争中就每况愈下了。