Семь линейных кораблей в два ряда стояли на якоре у причалов о. Форд. Восьмой линейный корабль «Пенсильвания» стоял в сухом доке на противоположной стороне фарватера. С другой стороны о. Форд стоял бывший линейный корабль «Юга». (Теперь это судно выполняло роль корабля – цели на учениях.) Около него стояли крейсер «Ралех» и гидроавиатранспорт «Куртисс». В различных местах гавани находились крейсера, эскадренные миноносцы, подводные лодки, 1 госпитальное судно, а также транспорты, плавучие мастерские, буксиры и канонерки. Пять линейных кораблей стояли попарно: «Оклахома» была пришвартована к борту «Мэриленда», «Западная Виргиния» – к борту «Теннеси» и плавучая мастерская «Вестал» – к борту «Аризоны». «Калифорния» стояла на якоре одна около нефтяной пристани, «Невада» – также одна, за кормой «Аризоны».
Все стоявшие снаружи линейные корабли при первой атаке получили удары одной или нескольких торпед. Пикирующие бомбардировщики, атаковавшие одновременно с торпедоносцами, засыпали тяжелые корабли дождем бомб, и одна из них попала в дымовую трубу «Аризоны». Котлы ее носовой группы, а затем и артиллерийский погреб взлетели в воздух. Топливо, выброшенное из нефтяных цистерн, воспламенилось, и вода вокруг корабля покрылась языками пламени, создавшими опасность для стоявшего рядом «Теннеси». От горевших кораблей к небу поднялись столбы густого черного дыма. События развивались стремительно. В несколько мгновений мирная гавайская картина превратилась в огненный кошмар. Очевидцы рассказывали, что адмирал Киммель выглядел «совершенно ошеломленным», его лицо было «белым, как надетый на нем мундир». В полнейшем изумлении он и другие американцы наблюдали, как линкор «Аризона» приподнялся из воды и затем скрылся под ее поверхностью.
Четыре торпеды и две большие бомбы попали в «Западную Виргинию». Корабль стал оседать кормой, и от носовой нефтяной цистерны начал распространяться пожар. В «Калифорнию» попали две торпеды, после чего корабль почти сразу же дал крен и стал оседать. По всему кораблю начали вспыхивать пожары. Линкор оставался на плаву в течение трех дней, но продолжал принимать воду, пока не опустился на дно, и над водой осталась только одна надстройка.
На «Оклахоме» не было времени задраить все открытые двери и люки или герметизировать поврежденные отсеки. В самом начале атаки корабль получил четыре попадания торпед в левый борт и сразу же начал крениться в эту сторону. Он медленно перевернулся набок, и на поверхности остались только правый борт и часть киля и гребного вала. Большинство личного состава оказалось в ловушке внутри корабля. Когда спустя несколько месяцев корабль был поднят, в нем оказалось около 400 трупов.
«Пенсильвания» с эскадренными миноносцами «Кассин» и «Дауне» находилась в доке. В оба эскадренных миноносца попали бомбы, которые вызвали детонацию боезапаса в артиллерийских погребах и сильнейшие нефтяные пожары, но в конце концов пожары удалось потушить, затопив док. «Кассин» и «Дауне» столкнулись, при этом первый из них превратился в груду металла. «Пенсильвания», «Мэриленд» и «Теннеси», хотя и были сильно повреждены бомбами, остались на плаву и вскоре после атаки смогли своим ходом отправиться к Тихоокеанскому побережью Америки.
Единственным линейным кораблем, который попытался дать ход во время атаки, была «Невада». Корабль начал двигаться к выходу из гавани. При этом медленно двигавшийся линейный корабль вел сильнейший зенитный огонь, в то время как в нескольких метрах от него со всех сторон в воде разрывались бомбы. Корабль получил шесть попаданий бомб, в результате которых принял большое количество воды. Повреждения заставили его приткнуться около дока, в котором стояла «Пенсильвания», и он постепенно осел, приняв воду через зияющие пробоины в борту.
Кроме самолетов, в нападении принимали участие от 10 до 12 японских эскадренных подводных лодок. Пять из них несли на палубе подводные лодки-малютки, обслуживаемые командой в составе двух человек. Некоторые из подводных лодок были высланы раньше японского авианосного соединения для наблюдения, другие вышли прямо из Японии к Гавайским островам. Предполагалось, что они смогут принести оперативному соединению определенную пользу и сами смогут успешно проводить торпедные атаки. Американские силы потопили в гавани одну подводную лодку-малютку. Другая была потоплена недалеко от входа в гавань. Третья села на мель. Судьба остальных двух лодок неизвестна.
Что касается больших подводных лодок, то одна из них погибла, но время и место гибели неизвестны. Другая была повреждена глубинными бомбами около входа в Перл-Харбор, но все же вернулась в базу. Остальные лодки до начала января действовали в непосредственной близости от Гавайев, а затем пошли к западному побережью США.