Высшему японскому командованию план Ямамото на первых порах показался крайне рискованным и трудноосуществимым. Против идеи командующего Объединённым флотом выступили начальник морского генерального штаба О. Гагано и командующий 1-м авиационным флотом вице-адмирал Т. Нагумо. Автору плана гавайской операции с большим трудом удалось их переубедить.

На острове Оаху располагалась военно-морская крепость Перл-Харбор — главная база Тихоокеанского флота США. 7 декабря 1941 года в Перл-Харборе находились 93 боевых корабля и вспомогательных судна (не считая малых базовых судов), в том числе 9 линейных кораблей (один из них в сухом доке), 2 тяжёлых и 6 лёгких крейсеров, 29 эскадренных миноносцев, 5 подводных лодок, 10 плавучих баз гидросамолётов, 9 минных заградителей, 10 тральщиков и другие вспомогательные суда. По счастливой для американцев случайности в тот день в Перл-Харборе не оказалось ни одного авианосца.

Гарнизон базы насчитывал 42959 человек. Большинство населения острова было занято обслуживанием военно-морской базы. На восьми аэродромах острова Оаху находилось около 550 самолётов, из них 390 — в боевой готовности. Случилось так, что перед самым японским нападением на аэродромы острова сели две большие группы самолётов — бомбардировщики B-17 («Летающие крепости») и палубные самолёты авианосца «Энтерпрайз». В системе противовоздушной обороны Оаху насчитывалось 294 зенитных орудия и пулемётные установки.

Американское командование считало Перл-Харбор неприступной морской крепостью. В мае 1941 года генерал Дж. Маршалл докладывал президенту Рузвельту, что «остров Оаху благодаря его укреплениям, гарнизону и географическим особенностям, следует считать сильнейшей крепостью в мире».

Для нападения на Перл-Харбор адмирал Ямамото сформировал ударную авианосную группу, созданную на базе 1-го воздушного (авианосного) флота, которым командовал вице-адмирал Т. Нагумо. Командующий Объединённым флотом имел под своим флагом для проведения Гавайской операции 6 авианосцев с 353 самолётами, 2 линейных корабля, 3 крейсера, 11 эскадренных миноносцев, 3 подводные лодки и 8 танкеров. Помимо этого 27 подводных лодок заблаговременно пришли в район Гавайских островов.

Операция была тщательно спланирована и подготовлена. Объединённый флот шёл к острову Оаху северным маршрутом — от острова Итуруп Курильской гряды между Алеутскими островами и атоллом Мидуэй к точке, расположенной примерно в 200 милях севернее Перл-Харбора. Как потом выяснилось, адмирал Ямамото выбрал самый удачный маршрут. Хотя он и был самым протяжённым, но оказался самым безопасным: японские корабли соблюдали полное радиомолчание, в то время как во Внутреннем Японском море шёл активный ложный радиообмен. На эту «удочку» и попалась американская радиоразведка.

Нападение на Перл-Харбор явилось полной неожиданностью для американцев. В 6 часов утра с палуб 6 японских авианосцев за пятнадцать минут поднялась первая из двух воздушная волна из 183 самолётов: 49 высотных бомбардировщиков, 40 торпедоносцев, 51 пикирующий бомбардировщик и 43 истребителя. Построившись и сделав круг над кораблями, воздушная армада взяла курс на остров Оаху, подлетев к нему на высоте около 3 тысяч метров. В 7 часов 15 минут, ровно через час, в воздух поднялись самолёты второй волны, 167 единиц — 36 истребителей и 131 бомбардировщик. Курс на вход в американскую базу взяли и три подводные лодки-малютки.

Атака морской крепости с воздуха японской авиацией началась около 8 часов утра. Удары наносились прежде всего по аэродромам, где стояли боевые самолёты, и всем крупным кораблям, находившимся на базе. Массированный воздушный налёт на Перл-Харбор закончился примерно в 9 часов 45 минут. Приняв возвратившиеся самолёты на борт авианосцев, адмирал Ямамото приказал ударной группировке взять курс к берегам Японии, и через две недели корабли с победой прибыли в порт Куре.

По пути туда командующий Объединённым флотом выделил для поддержки японских десантных сил, которые вели тяжёлые бои на острове Уэйк, два авианосца, два тяжёлых крейсера и два эскадренных миноносца. Перед ними была поставлена задача ударами с воздуха и артиллерийским огнём с моря подавить сопротивление противника.

Нападение на Перл-Харбор обернулось для американских вооружённых сил огромными потерями. Из строя были выведены все линейные корабли (4 потоплены и 5 повреждены), 6 крейсеров, 3 эсминца, минный заградитель, 3 вспомогательных судна и 347 самолётов. Потери американских войск составили 3400 человек убитыми и ранеными. Потери в личном составе военно-морских сил США (2835 рядовых и офицеров) в результате катастрофы в Перл-Харборе в три раза превысили общие потери флота в людях за испано-американскую и Первую мировую войны, вместе взятые.

Японцы потеряли всего 29 самолётов, одну подводную лодку и 5 подводных лодок-малюток, действия которых оказались неэффективными. Потерь в надводных кораблях они не понесли.

Адмирал Исороку Ямамото при нападении на Перл-Харбор действовал в чисто самурайском духе — до официального объявления Японией войны Соединённым Штатам. Точно так же действовал в 1904 году другой командующий японским Объединённым флотом адмирал Хейхатиро Того, нанёсший вероломный удар по русской военно-морской крепости Порт-Артуру.

В 3 часа 19 минут (по японскому времени) японские армия и флот получили по телеграфу приказ из Токио: «Всем вооружённым силам начать военные действия». За час до этого японский посол в США адмирал К. Номура уведомил государственного секретаря США К. Хелла о том, что Япония прекращает с его страной переговоры, и лишь в 8 часов 30 минут японское посольство объявило о начале войны.

Нанеся удар по морской базе Перл-Харбор, Япония в первый же день военных действий против США получила господство на Тихом океане и возможность проводить широкие наступательные операции на суше, которые начались одновременно на Филиппинах, в Малайе и в Голландской Индии (Индонезии). Всюду наступающей императорской армии действенную помощь оказывал Объединённый флот под флагом адмирала Исороку Ямамото.

В Японии Ямамото стал национальным героем. США объявили его своим главным врагом. Американцы считали делом чести уничтожить адмирала Ямамото. И они добились своего во время сражения с японцами на Соломоновых островах. Случилось это только на третий год Второй мировой войны. К тому времени командующий Объединённым флотом, чей штаб размещался на Каролинских островах, руководил обороной островов Тихого океана.

Американская радиоразведка перехватила информацию (американцы расшифровали новые коды противника) о том, что самолёт командующего Объединённым флотом Японии вылетел из Рабаула на один из Соломоновых островов — Бугенвиль. Немедленно в воздух поднялись 17 американских истребителей. Бомбардировщик, на борту которого находился Ямамото, был сбит на подлёте к острову Бугенвиль и с большой высоты упал в воды Тихого океана.

Выдающийся японский стратег так и не помог своей стране выиграть великую битву за Тихий океан. Япония оказалась в числе проигравших во Второй мировой войне, а гибель Ямамото стала лишь прологом к её полному поражению. Победа на просторах Тихого океана досталась её более сильному противнику.