3 февраля 1942 г. два В-25 совершили пробный взлет с палубы авианосца, доказав, что это возможно. Окончательное решение о проведении операции было принято. 16 самолетов погрузили на борт авианосца «Хорнет». Но летный состав взяли весь, на случай необходимости замены. 2 апреля «Хорнет» ушел на запад. Его сопровождали два крейсера, четыре эсминца и танкер. В море эта группа кораблей соединилась с другой, которую вел авианосец «Энтерпрайз». В 670 милях от японского побережья 18 апреля соединение засекли японские сторожевики, поэтому самолеты решили выпустить в воздух немедленно.
Это нарушало первоначальный план — летчикам могло не хватить горючего до назначенных районов посадки. Но рисковать авианосным соединением побоялись.
Погода не благоприятствовала взлету. Дулиттл стартовал первым, договорившись с командиром корабля, что если он разобьется, «Хорнет» откажется от выполнения задания и повернет обратно. Но все прошло удачно, и в течение часа все бомбардировщики взлетели.
Японцы не ожидали появления самолетов противника. Их зенитки молчали, истребители не поднялись в воздух. Американские летчики сбросили бомбы и ушли в сторону китайского берега. Но далее они столкнулись с ненастной погодой и нехваткой горючего.
С одиннадцати самолетов экипажи вынуждены были выброситься с парашютами. Четыре машины разбились при вынужденных посадках или затонули в Южно-Китайском море. Один бомбардировщик сел на аэродром Унаши под Владивостоком.
Из 80 человек летного состава, участвовавшего в рейде, трое погибли, семеро были ранены, восемь попали в плен к японцам (из них выжили только четверо). Остальным постепенно удалось вернуться домой. Дулиттл «скакнул» из подполковников сразу в генералы.
Самолеты группы Дулиттла были не первыми, пересекшими океан. В марте 1942 г. в Австралию перебросили 48 В-25С, предназначавшихся первоначально для ВВС Голландской Ост-Индии. Но почти вся территория последней уже была оккупирована японцами. Американская 3-я бомбардировочная группа реквизировала дюжину «Митчеллов» и пустила ее в ход, вооружив ими 13-ю и 90-ю эскадрильи.
11 сентября группа из трех В-17 и десяти В-25, стартовавшая из Брисбэна, перелетела на о. Минданао, откуда атаковала аэродром Николс-филд на о. Лусон и суда в портах на побережье острова. В результате было уничтожено три самолета и потоплено два небольших судна. Американцы потеряли один В-17. Позже один из В-25 получил повреждения, когда японские истребители в ответ проштурмовали взлетную площадку на Минданао.
Весь 1942 г. эти две эскадрильи и прибывшая в августе 38-я группа действовали над Новой Гвинеей и ее окрестностями. «Митчеллы» оказались лучше приспособленными к неровным местным аэродромам, чем капризные В-26. Поэтому на них перевооружили еще одну группу, 22-ю. Почти одновременно с этим, в июне 1943 г., на Новую Гвинею перевели 345-ю группу.
Особенностями Тихоокеанского театра являлись значительные расстояния, отсутствие сплошной линии фронта и хорошо организованной ПВО, а также множество мелких разбросанных целей. Самолеты обычно применяли бомбы малых калибров, часто прибегали к обстрелу объектов на земле пулеметным огнем. В-25 привлекали к охоте за судами в море, действиям по аэродромам, в основном сосредоточенным в окрестностях Рабаула на о. Новая Британия.
В марте 1943 г. «Митчеллы» удачно атаковали большой конвой в море Бисмарка. Только за один вылет 90-я эскадрилья майора Лэрнера достигла 17 прямых попаданий, сильно повредив пять транспортов. Самолеты сбрасывали бомбы с небольшой высоты, предварительно подавляя зенитные средства пулеметным огнем. Второй удар той же эскадрильи привел к потоплению одного эсминца и повреждению другого плюс двух транспортов. Американские и австралийские летчики добивали этот конвой в течение трех дней, практически сорвав высадку японских войск в Лаэ.
Активно действовали В-25 в Бирме (ныне Мьянма) и Китае. В Бирме они появились в июне 1942 г., сначала в составе двух эскадрилий. Позднее одну из них перевели в Китай, где она стала совершать рейды на оккупированную японцами территорию, добираясь порой до Тайваня. Взамен из США в Бирму прислали еще две эскадрильи, сведенные в 341-ю группу.
Основными целями для «Митчеллов» там являлись пути снабжения японских войск. Грузы доставлялись к фронту на грузовиках и мулах, плыли на джонках по многочисленным рекам. Но основной транспортной артерией противника была одноколейная железная дорога, протянутая от порта Рангун. Ее строили тысячи военнопленных. На этой дороге, шедшей через горы и джунгли, насчитывалось более 100 мостов. После многих неудач американцам удалось выработать приемлемую тактику их разрушения: стали бомбить с пологого пикирования. За месяц 490-я эскадрилья вывела из строя восемь мостов.
Когда союзники в 1944 г. перешли в наступление в Бирме, авиация поддерживала продвижение наземных войск. Солдаты шли по джунглям налегке. Все необходимое сбрасывали с неба. Самолеты заменяли и артиллерию. На этом театре с января 1944 г. активно применялись штурмовики В-25Н. На них летали как американские авиачасти, так и экипажи Китайско-американского смешанного крыла (дивизии). Пушечные машины хорошо проявили себя в борьбе с судоходством на реках и у побережья. Опытный канонир успевал сделать за один заход до трех выстрелов.
Летом 1944 г. «Митчеллы» участвовали в постановке мин на реке Чиндуин. На них подорвалось немало японских судов, что в значительной мере сказалось на снабжении обороняющейся стороны. В июле в Бирме действовало 345 В-25, из них примерно треть американских, а остальные английские. Войска союзников, которые сопровождала авиация, успешно продвигались к югу. 20 марта 1945 г. бомбы разрушили стены форта Дафферин — основного узла обороны стратегически важного города Мандалай.
Штурмовики B-25G и В-25Н использовали также для поддержки десантных операций на Маршалловых и Каролинских островах и на островах Бисмарка.
«Митчеллы» действовали против японцев и с Аляски. Первые самолеты этого типа прибыли туда в декабре 1942 г. Их использовали позже против японского десанта, захватившего острова Кыска и Атту, входившие в Алеутскую гряду. Когда противник вынужден был отступить, на Атту разместили аэродромы, с которых американская авиация совершала налеты на Курильские острова, принадлежавшие тогда Японии. 10 июля 1943 г. В-25 впервые бомбили о. Парамушир. Налеты на Курилы продолжались в течение всей войны.
Самая первая бомбардировочная группа, отправленная из США на фронт в полном составе, попала в Северную Африку. Это была 12-я группа, включавшая четыре эскадрильи. Ее перебросили в Египет в августе 1942 г., когда английская армия готовилась там к контрнаступлению против немецких и итальянских войск. Первый боевой вылет самолеты совершили 14 августа, атаковав части Африканского корпуса Роммеля.
На этом театре В-25 летали в основном по ночам. Целями для них определялись порты и аэродромы близ побережья Ливии. Из-за отсутствия пламегасителей бомбардировщики довольно легко обнаруживались зенитчиками. Так, в ночь на 13 сентября были потеряны сразу четыре машины. Позднее, по мере того, как союзная авиация наращивала превосходство в воздухе, «Митчеллы» постепенно переходили на дневные операции. Точность бомбометания повысилась, а потери уменьшились. В-25 участвовали в знаменитом сражении у Эль-Аламейна. К ударам по сосредоточениям войск противника и его ближним тылам тогда привлекли 46 самолетов этого типа.
В конце 1942 г. в Африку перебросили еще две группы, вооруженные В-25, — 310-ю и 321-ю. Они пересекли Атлантику по воздуху с промежуточной посадкой на о. Вознесения. Все эти части поддерживали продвижение армий союзников в Северной Африке вплоть до капитуляции остатков немецких и итальянских войск в Тунисе.
В мае — июне 1943 г. В-25 привлекли к налетам на острова Пантеллерия и Лампедуза, прикрывавшие подходы к Сицилии. Только «Митчеллы» сбросили на них 1140 т бомб. Вскоре настала очередь Сицилии, а затем собственно Италии.
В порту Специя немцы хотели затопить на входе лайнер «Таранто», чтобы помешать кораблям союзников войти в гавань. 18 бомбардировщиков потратили всего 25 минут, и пароход затонул, не дойдя до предназначенного ему места. На всякий случай «Митчеллы» вывели из строя и все другие суда, стоявшие в порту.
С середины января 1944 г. в Средиземноморье начали действовать B-25J. Они хорошо проявили себя в боях на севере Италии. В ноябре эти машины наносили удары по железной дороге, соединявшей через Альпы Италию и Германию. Дорога работала на электрической тяге, поэтому самым уязвимым местом сочли сеть трансформаторных подстанций. Именно их принялись уничтожать «Митчеллы». Немцы не успевали восстанавливать разрушенное. Дорога практически замерла. Без тока электровозы стали бесполезны. Из Германии пригнали паровозы, но им было гораздо труднее работать в горах с их довольно крутыми подъемами. Пропускная способность магистрали резко упала. Немецкие войска остались без продовольствия, горючего и боеприпасов. Вскоре союзники вышли к перевалам.