六时三十分，美军的3架水上飞机在瓦胡岛南部海域进行例行的巡逻飞行时，发现可疑潜艇，飞行员使用密码向基地报告，以致延误了时间。
六时三十七分，美军的“沃德”号护航驱逐舰发现正尾随“大火星”号拖靶船企图通过防潜网的袖珍潜艇，值勤军官威廉。戈普那中尉立即报告舰长威廉。奥特布里奇上尉，奥特布里奇舰长于六时四十分下令开火，六时四十五分“沃德”号三号炮开炮射击，第一发未中，第二发击中了袖珍潜艇的指挥台，这一炮也就成为太平洋战争中的“第一炮”！
“沃德”号随后全速驶向潜艇的下潜处投下一串深水炸弹，将其击沉。——这是日军广尾彰少尉和片山义雄中士驾驶的伊—20号袖珍潜艇。“沃德”号击沉袖珍潜艇后便向分区司令部报告。六时五十三分，“沃德”号第二次发出报告。分区司令部值班军官卡明斯基中校漫不经心，要求进行核查。直到七时四十分，分区司令克劳德。布洛克少将才接到报告，他感到事态严重，下令加派“莫纳汉”号驱逐舰前去支援。此时距空袭开始仅有十分钟，为时已晚。
七时零二分，设在瓦胡岛北端卡赫库角上的流动雷达站发现有大批飞机正向珍珠港飞来，距离约160千米。雷达兵约瑟夫。洛克德和乔治。埃利特立即报告情报中心，但值班军官克米特。泰勒中尉认为是从加利福尼亚飞来的飞机，不已为然地安慰雷达兵不要紧张，于是两名雷达兵就眼睁睁地注视日军飞机越飞越近，直到七时三十九分日机临空。
七时三十五分，日军机群飞临瓦胡岛，珍珠港全景尽收眼底，美军战列舰独特的笼式和三足式桅杆清晰可见。
七时四十分，日军飞机展开成攻击队形。为取得最大的战果，日军制订有两套攻击方案，一是奇袭方案，在美军没有戒备时采用，先由鱼雷机攻击，再由轰炸机攻击。二是强攻方案，在美军已有准备时采用，先由轰炸机攻击，压制和吸引防空火力，再由鱼雷机攻击。战斗机则不论哪种方案都要抢占有利高度，以夺取制空权。采取何种方案是由空中指挥官临机决定。规定一发信号弹是奇袭，二发信号弹是强攻。渊田见美军毫无戒备，决定采取奇袭方案，打出一发信号弹，由于战斗机被云层遮掩，没有看到信号，渊田就再向战斗机打了一发信号弹，这次战斗机看到了，立即爬高抢占有利高度，但却让俯冲轰炸机的长机误为是二发信号弹，采用强攻方案，便加速向机场飞去。
七时四十九分，渊田下令全体攻击！后座通信员立即拍发攻击命令：突！突！突！
七时五十三分，渊田见美军毫无防备，知道攻击必然成功，便不等战斗打响，就急不可耐地命令拍发胜利密码：托拉！托拉！托拉！意为“虎！虎！虎！”令人惊奇的是，九七式飞机功率并不大的机载电台所发出的电波竟穿越漫漫太平洋，被远在万里之外的“大和”号战列舰接收到。
七时五十五分，俯冲轰炸机首先从4000米高度向希凯姆机场、惠勒机场、福特岛机场进行大角度俯冲投弹，一时间机场上弹片横飞，火光冲天，浓烟四起。鱼雷机此时刚飞到造船厂，就见到机场上冒起的浓烟，领队长机村田少佐不由大吃一惊，他想奇袭方案应由鱼雷机首先攻击，怎么轰炸机先打响了？为了不被浓烟遮住目标，他立即率领鱼雷机队加速抄近路沿西部山谷于七时五十七分投入攻击。40架鱼雷机分为两批，一批16架对福特岛西侧锚泊军舰实施攻击，另一批24架对福特岛东侧的战列舰进行重点攻击。
七时五十八分，美军布雷舰队司令威廉。弗龙少将最先看到一架飞机俯冲投弹，起先他还以为是飞行员误触投弹按纽的意外事故，再仔细一看，飞机上鲜红的旭日机徽赫然在目，于是意识到是日军空袭，立即下令港内军舰出港规避。几乎同时，罗根.雷姆赛中校快步奔进福特岛指挥部，命令控制塔拉响空袭警报，并用口语广播宣布：“珍珠港遭到空袭！这不是演习！”随后，美国太平洋舰队司令金梅尔上将命令将这个惊人的消息用无线电通知太平洋舰队的所有部队。
与此同时，美军的零星反击也开始了，一些美舰上的高炮开火了。岛上陆军的33个高炮连仅有4个连开火，大多数高炮连的炮弹还在弹药库，根本来不及投入作战。整个珍珠港美军几乎没有有组织的抵抗。
八时零五分，渊田率水平轰炸机经瓦胡岛西侧，从南面进入轰炸航线。五机一组，编成单机间距200米的纵队队形，在3000米高度，向福特岛东侧的战列舰和高炮火力比较集中的伊瓦机场进行轰炸。
担任掩护的战斗机见没有美机升空，便分为6个编队对6处机场进行了扫射。