Из 33 базировавшихся в Канеоэ летающих лодок PBY «Catalina» только 6 подлежали ремонту, остальные были уничтожены. Уцелели лишь три самолета, которые в момент налета находились на патрулировании.
В 8:50 пятеро пилотов из 46-го истребительного дивизиона 16-й истребительной группы на истребителях Р-36 «Hawk» поднялись с базы Уилер. На взлете машины попали под огонь собственной зенитной артиллерии. Все же сумев подняться, пятерка направилась в сторону Перл-Харбора. Но над базой был поставлен плотный огневой заслон, поэтому истребители повернули к аэродрому Беллоуз. В районе мыса Даймонд-Хед американцы заметили группу из 9 истребителей «Зеро». Не обращая внимание на численное превосходство противника, американские истребители атаковали 1-е звено 3-й эскадрильи с «Сорю». 1-й лейтенант Льюис М. Сандерс атаковал командира группы капитана Фусату Ииду и сбил его. Иида попытался дотянуть до авианосцев, но пробитые топливные баки и пуля в плече не позволили ему выполнить задуманное. Его «Зеро» рухнул на землю в районе офицерской казармы Беллоуз. Другой американец — 1-й лейтенант Филипп М. Расмуссен — сбил «Зеро» энсина Ацуми. Этот самолет упал в залив Каилуа. 2-й лейтенант Гордон Стерлинг также атаковал японский истребитель. Маневрируя в воздухе он пытался поймать противника в прицел. Это ему удалось и самолет энсина Иси также был сбит. Тем временем другой японец — энсин Дзиро Танака — сел Стерлингу на хвост и сбил его. Американский пилот погиб. 1-й лейтенант Джон М. Таккер вел бой с еще одним М6А2. Но у Таккера отказали пулеметы, чем воспользовался японский пилот. Таккер ушел в крутое пике и без проблем вернулся на базу. Пятый из американцев, 1-й лейтенант Малькольм А. Мур, атаковал М6А2 с «Хирю», но японец скрылся в облаках.
Когда американцы вернулись на базу, они снова попали под огонь своей зенитной артиллерии. Машины Сандерса, Таккера и Расмуссена получили в общей сложности 52 попадания.
С базы Уилер вылетели несколько самолетов 45-го истребительного дивизиона на Р-36 и Р-40. Машины пилотировали 2-й лейтенант Б. Шиффлет, 1-й лейтенант Вудроу Б. Уилмот, а также 2-е лейтенанты Аарон У. Тайер, Фрэнсис С. «Гэбби» Габрески, Генри У. Лоренс и Уильям Ф. Хейни. Главная задача пилотов на взлете было не попасть под огонь своей зенитной артиллерии, что не до конца им удалось. Самолет Шиффлета получил повреждения в районе Хикем-Филда и приземлился на базе Уилер на пробитых колесах. Машина Хейни получила повреждения в районе Перл-Харбора и на бреющем полете вернулась на базу.
Тем временем в 190 милях от Оаху происходила смена истребителей, прикрывавших японскую эскадру. В 4:30 (9:00) с палуб трех авианосцев взлетела другая группа воздушного прикрытия. Шесть истребителей «Зеро» под командованием энсина Юко Ханазавы взлетели с «Сёкаку». С «Дзуйкаку» взлетела шестерка «Зеро» под командованием энсина Макино. Также шесть машин энсина Хикино взлетело с «Хирю». Общее командование группой прикрытия осуществлял энсин Ханазава. В 4:45 (9:15) смена завершилась. Восемнадцать новых истребителей начало патрулировать воздушное пространство в районе японской эскадры. Вскоре начали садиться истребители, отлетавшие свою смену.
Четвертая группа истребителей сопровождения с «Хирю» под командованием капитана Сумио Ноумо пролетела мимо базы Канеоэ и направилась к базе Беллоуз. В 4:30 (9:00) три звена «Зеро» атаковали базу Беллоуз. На этот раз огонь американской зенитной артиллерии ушел по назначению. Экипажи 86-го разведывательного дивизиона по собственной инициативе вытащили из арсенала несколько пулеметов, установили их на турелях разведывательных самолетов О-47 и открыли из них плотный огонь. Пилоты 44-го истребительного дивизиона 18-й истребительной группы бегом бросились к своим Р-40. Механики поспешно заправляли машины и пополняли боекомплект. Тем временем «Зеро» начали атаку базы. 1-й лейтенант Ханс К. Кристиансен занимал место в кабине, когда очередь прошила его истребитель. Пилот погиб на месте. Два других пилота начали взлет под огнем. 1-й лейтенант Джордж А. Уайтман сумел подняться в воздух, но был атакован шестью истребителями, которые успешно обстреляли американскую машину. Изрешеченный «Томагавк» взорвался в воздухе и упал на землю. Чуть больше удачи имел 1-й лейтенант Сэмюэл Бишоп. Его самолет также попал под огонь шести «Зеро». Однако Бишоп, несмотря на рану в ноге, сумел удержать поврежденную машину и сел на воду. Он выбрался из кабины тонущего истребителя и вплавь добрался до берега. Группа капитана Ноуно вернулась на Канеэо в тот момент, когда над полем появилась девятка бомбардировщиков B5N2. Расстреляв немногочисленные оставшиеся цели Ноуно повел свои машины на пункт сбора.
1-й лейтенант Гарри Браун на Р-36 из 47-го истребительного дивизиона вылетел из Халейви и направился к мысу Кахуку-Пойнт. Там он заметил самолет, которым оказался истребитель Роберта Дж. Роджерса. Затем Браун заметил японский бомбардировщик, с которым завязал бой и сообщил о победе (японские источники этого не подтверждают). В районе Каэна-Пойнт Браун заметил два японских истребителя. Это были два возвращавшихся на «Хирю» «Зеро». Японцы не приняли бой. Браун вместе с Малькольмом Муром из 46-го истребительного дивизиона организовали преследование. У Мура кончились патроны, но Браун успел обстрелять один японский истребитель, серьезно повредив машину энсина Сигенори Нисикаиси. Его «Зеро» совершил вынужденную посадку на острове Нихау. Там энсина взяли в плен туземцы и сдали его властям. Приставленный энсину в качестве переводчика японец помог тому не только бежать, но и завладеть всем оружием, имевшимся на острове: револьвером, двустволкой и пулеметами, снятыми с «Зеро»). В ночь с 12 на 13 декабря произошла драка между японцами и направленным к ним в качестве парламентария Бенджамином Канахеле. Канахеле проломил энсину Нисикаиси череп, стукнув его об стену. Переводчик совершил самоубийство, выстрелив в себя из двустволки. Так закончилась японская оккупация Нихау.
Восьмая группа капитана Сабуро Синдо быстро достигла Перл-Харбора. Над горами по широкой дуге они вышли на остров Форд и атаковали базу Хикем.
Японский отряд на подходе к Хикему попал под плотный заградительный зенитный огонь. Когда японцы снизились, снаряды стали рваться в опасной близости от самолетов. Капитан Синдо решил ограничить налет на базу одним быстрым заходом. По радио капитан приказал пилотам обстрелять стоящие самолеты, а также постройки.
Истребители «Зеро» атаковали Хикем и по одиночке расстреливали самолеты на земле, мастерские, казарму и здание почтового отделения. Часть огня отвлекли на себя обломки самолетов В-17 и В-18, стоявшие на поле после первого налета на базу. Кроме того, в налете на Хикем участвовала группа истребителей с «Каги». Они обстреляли аэродром из пулеметов, а затем ушли в сторону базы Уилер.
Вскоре за ними в 4:45 (9:15) над Хикемом появились пикирующие бомбардировщики майора Шимазаки. Они налетели со стороны Форт-Камехамеха и начали бомбить аэродром. Дым с горящих кораблей затруднял действия японцев. Кроме того, американцы вели плотный зенитный огонь. Поэтому Шимазаки приказал сбросить бомбы за один заход. Налет пикировщиков причинил серьезный ущерб базе. Ангары № 15 и 13 получили многочисленные попадания, в результате обе постройки были полностью уничтожены.
Другой налет истребителей и бомбардировщиков B5N2 длился 8 минут. Японцы уничтожили главные казармы, водопровод, мастерскую и здание гавайских сил самообороны.
18 бомбардировщиков B5N2 капитана Хагивары с «Сёкаку» атаковали остров Форд. Несмотря на зенитный огонь, японцы сбросили бомбы и ушли на пункт концентрации.
78 пикирующих бомбардировщиков D3A1 полковника Эгусы получили приказ атаковать и потопить корабли, поврежденные в ходе первого налета. В первую очередь следовало атаковать линкоры. Пикировщики прошли над базой Хикем, двигаясь по дуге, оставляя в стороне базу Беллоуз и Гонолулу. Над самым аэродромом они разделились и атаковали выбранные цели. Первыми атаковали пикировщики из 1-й эскадрильи полковника Эгусы с «Сорю». Самолеты атаковали цели звеньями. Эгуса атаковал в 4:32 (9:02) крейсер «New Orleans». Во время налета пикировщики попали под плотный заградительный огонь. Все самолеты получили повреждения, а машина матроса 1-й статьи Кавазаки и энсина Такахаси была сбита.
Другое звено эскадрильи атаковало сухой док № 1. Сам док получил два попадания, а в эсминец «Dowries» попали три 250-кг бомбы. Солярка из пробитых баков эсминца загорелась, пожар охватил все вокруг. В 9:15 в док начала поступать вода. При этом из-под эсминца «Cassin» выпали упоры и эсминец опрокинулся на бок. По мере того, как вода поднималась, пожар отступал вверх, продолжая распространяться по площади.
Следом атаковала группа пикирующих бомбардировщиков 1-й эскадрильи с «Хирю». Командовал группой капитан Сюн Накагава. Группа из 9 самолетов атаковала в 4:37 (9:07) линкор «Nevada». Из пяти сброшенных бомб две поразили корабль, а три разорвались в опасной близости от борта. Первая бомба массой 250 кг пробила палубу в районе 15-го шпангоута. Взрывом бомбы разрушило сравнительно тонкие на баке палубы линкора. От взрыва загорелось топливо в баке, расположенном в районе 7-го шпангоута. Во внешней обшивке борта образовалась небольшая пробоина. Ударную силу волны во многом смягчили два соседних пустых топливных бака.
