日本人没有想到美国用航空母舰载着陆军军人和陆军的大型轰炸机，去执行空袭任务的作战形式，美国的特遣舰队，这时，还不能像大战末期那样，旁若无人地攻击日本。安全起见，他只好把舰只停泊在距日本很远的海面上，既要达到空袭的目的，又要保证舰队的安全。因此，它宁愿这样多吃些苦头。
18日晨6时30分，“第23号日东丸”在本州以东较远的海面上执行巡逻警戒任务，于犬吠岬以东650海里的海面上，发现了美国的两艘航空母舰。当时，“日东丸”本想用无线电向陆上汇报，但转念一想：根据以往的常识来判断，从这个位置上起飞的舰载机，是不可能对日本本土进行空袭的。于是，决定不发电报，密切注视着美国舰队的动静，酌情再作处理。出乎意料的是，美国舰队的“纳什维尔”号巡洋舰，突然，向“第23号日东丸”猛袭过来，击沉了“日东丸”。
杜利特尔指挥轰炸机队，从距东京668海里的“大黄蜂”母舰上起飞后，分几个编队，直奔日本本土而来。除东京外，还轰炸了川崎、横须贺、名古屋、四日市、神户等重要城市。“企业”号担负着护卫特遣舰队本身的任务，其所载飞机一架也没有起飞。16架B25轰炸机相继离舰起飞后，舰队立即向东方撤去。
美特遣舰队司令官哈尔西，是一个烈性的猛将。战争中，他的一句有名的口号是：“杀！杀！杀！杀死日本人！”在美国海军的高级指挥官中，他是最恨山本，怒骂“山本是畜生”。
早在西奥多·罗斯福任总统（第26届）时，哈尔西曾以少尉军官的身份来过日本的横滨。其后，又几度乘军舰到日本访问。日本政府连续几次敬赠给他勋章。
杜利特尔中校驾机临出发时，哈尔西把自己的这些勋章全部交给他说：
“给你，到东京的上空，把这些东西如数退给那帮家伙。”
据说，空袭的前一天，数名美海军军官，把日本赠给自己的勋章都拿到“大黄蜂”舰上，系在了飞行甲板上五百磅炸弹的尾部，在第二天的轰炸中，投在了东京的某个地方。
杜利特尔轰炸机队并没有给日本带来太大的损失。日本方面还有人用诙谐的口吻讽刺说：
“这次空袭，不是‘收获甚微’，而是‘一无所获’”，然而对日本人心理上的打击却是巨大的。
据说，空袭过后，总长永野修身在军令部的作战室里，绕着会议桌踱来踱去地说：“这怎么能行！这怎么能行！”
在空袭后的4月29日，山本在给丹羽美智的信中，虽然用故作轻松的口气写道：“东京也遭到了一定程度的空袭，实属遗憾。其实，对东京人来说，这也算不上什么真正的空袭，不过是一次利于提高警惕的演习。”然而，实际上，这次空袭对他的刺激是相当大的。
他在5月2日写给古贺峰一的信中这样写道：
上月18日的空袭一事，给人一种感觉是，好像一个自鸣得意、飘飘然的人，突然上了别人的当，非常尴尬。虽说损失并不大，但帝国首都毕竟蒙受了耻辱。更遗憾的是，连一架飞机也没有击落，实在有失国体。此也无异于给“一次拙劣的攻击胜过巧妙的防御”作了恰如其分的说明。
军令部虽然勉强同意了中途岛的作战计划，但迟迟未定下来出兵的日期和具体作战时间，美国的空袭，客观上促进了军令部早下决心。军令部决定把出兵的时间提前——至少也不想再推迟了。
就在杜利特尔空袭日本的这天早上，南云忠一所指挥的日本机动舰队，已结束在印度洋的作战，正好行进在返回本土的途中。舰队一过巴士海峡，台湾岛便隐约出现在他们的视野之中。
舰队的官兵们离开自己的国土，又约有三个月了。
自珍珠港作战以来的四个半月中，正如古书《古事纪》中所记载的俄国开战时的作战故事那样，南云舰队所向披靡，战绩卓著，总共行程5万余海里。从南下空袭拉包尔岛、达尔文港、出兵中太平洋、追击来自马绍尔群岛的美国来袭舰队，到挥戈西向遥远的印度洋，进击锡兰岛的科伦坡城和亭可马里港，一路攻无不克，战无不胜。堪称以绝对的优势压倒了对方。4月9日，在锡兰岛亭可马里港外海面上，击沉英国“竞技神”号航空母舰一战，前后只用了15分钟就结束了战斗。
胜利的呼声不断传来。然而，就在这一片胜利的欢呼声中，却有人在深思某些问题。