六時三十分，美軍的3架水上飛機在瓦胡島南部海域進行例行的巡邏飛行時，發現可疑潛艇，飛行員使用密碼向基地報告，以致延誤了時間。

六時三十七分，美軍的“沃德”號護航驅逐艦發現正尾隨“大火星”號拖靶船企圖透過防潛網的袖珍潛艇，值勤軍官威廉·戈普那中尉立即報告艦長威廉·奧特布里奇上尉，奧特布里奇艦長於六時四十分下令開火，六時四十五分“沃德”號三號炮開炮射擊，第一發未中，第二發擊中了袖珍潛艇的指揮台，這一炮也就成為太平洋戰爭中的“第一炮”！“沃德”號隨後全速駛向潛艇的下潛處投下一串深水炸彈，將其擊沉。——這是日軍廣尾彰少尉和片山義雄中士駕駛的伊—20號袖珍潛艇。“沃德”號擊沉袖珍潛艇後便向分割槽司令部報告。六時五十三分，“沃德”號第二次發出報告。分割槽司令部值班軍官卡明斯基中校漫不經心，要求進行核查。直到七時四十分，分割槽司令克勞德·布洛克少將才接到報告，他感到事態嚴重，下令加派“莫納漢”號驅逐艦前去支援。此時距空襲開始僅有十分鐘，為時已晚。

七時零二分，設在瓦胡島北端卡赫庫角上的流動雷達站發現有大批飛機正向珍珠港飛來，距離約160千米。雷達兵約瑟夫·洛克德和喬治·埃利特立即報告情報中心，但值班軍官克米特·泰勒中尉認為是從加利福尼亞飛來的飛機，不已為然地安慰雷達兵不要緊張，於是兩名雷達兵就眼睜睜地注視日軍飛機越飛越近，直到七時三十九分日機臨空。

七時三十分，〔華盛頓時間下午一時〕，這是日本外交部規定的遞交最後通牒的時間，由於領事館解僱了美籍工作人員，日方人員的英文打字速度太慢，檔案還沒有列印好，也就無法按時遞交。野村大使的助手打電話給美國國務院，將原定的約見時間推遲至一時三十分。

七時三十五分，日軍機群飛臨瓦胡島，珍珠港全景盡收眼底，美軍戰列艦獨特的籠式和三足式桅杆清晰可見。

七時四十分，日軍飛機展開成攻擊隊形。為取得最大的戰果，日軍制訂有兩套攻擊方案，一是奇襲方案，在美軍沒有戒備時採用，先由魚雷機攻擊，再由轟炸機攻擊。二是強攻方案，在美軍已有準備時採用，先由轟炸機攻擊，壓制和吸引防空火力，再由魚雷機攻擊。戰鬥機則不論哪種方案都要搶佔有利高度，以奪取制空權。採取何種方案是由空中指揮官臨機決定。規定一發訊號彈是奇襲，二發訊號彈是強攻。淵田見美軍毫無戒備，決定採取奇襲方案，打出一發訊號彈，由於戰鬥機被雲層遮掩，沒有看到訊號，淵田就再向戰鬥機打了一發訊號彈，這次戰鬥機看到了，立即爬高搶佔有利高度，但卻讓俯衝轟炸機的長機誤為是二發訊號彈，採用強攻方案，便加速向機場飛去。

七時四十九分，淵田下令全體攻擊！後座通訊員立即拍發攻擊命令：突！突！突！

七時五十三分，淵田見美軍毫無防備，知道攻擊必然成功，便不等戰鬥打響，就急不可耐地命令拍發勝利密碼：托拉！托拉！托拉！意為虎！虎！虎！令人驚奇的是，九七式飛機功率並不大的機載電臺所發出的電波竟穿越漫漫太平洋，被遠在萬里之外的“大和”號戰列艦接收到。

七時五十五分，俯衝轟炸機首先從4000米高度向希凱姆機場、惠勒機場、福特島機場進行大角度俯衝投彈，一時間機場上彈片橫飛，火光沖天，濃煙四起。魚雷機此時剛飛到造船廠，就見到機場上冒起的濃煙，領隊長機村田少佐不由大吃一驚，他想奇襲方案應由魚雷機首先攻擊，怎麼轟炸機先打響了？為了不被濃煙遮住目標，他立即率領魚雷機隊加速抄近路沿西部山谷於七時五十七分投入攻擊。40架魚雷機分為兩批，一批16架對福特島西側錨泊軍艦實施攻擊，另一批24架對福特島東側的戰列艦進行重點攻擊。

七時五十八分，美軍佈雷艦隊司令威廉·弗龍少將最先看到一架飛機俯衝投彈，起先他還以為是飛行員誤觸投彈按紐的意外事故，再仔細一看，飛機上鮮紅的旭日機徽赫然在目，於是意識到是日軍空襲，立即下令港內軍艦出港規避。幾乎同時，羅根·雷姆賽中校快步奔進福特島指揮部，命令控制塔拉響空襲警報，並用口語廣播宣佈：珍珠港遭到空襲！這不是演習！隨後，美國太平洋艦隊司令金梅爾上將命令將這個驚人的訊息用無線電通知太平洋艦隊的所有部隊。

與此同時，美軍的零星反擊也開始了，一些美艦上的高炮開火了。島上陸軍的33個高炮連僅有4個連開火，大多數高炮連的炮彈還在彈藥庫，根本來不及投入作戰。整個珍珠港美軍幾乎沒有有