1940年春夏之际，希特勒以“闪击战”横扫西欧，荷兰和法国相继败降，英军退守英伦三岛，美国仍持孤立主义在大洋彼岸置身事外。日本人认为，这是向南推进，夺取英、法、荷在东南亚的殖民地并攫取战略资源的大好时机。于是，日本朝野上下爆发出阵阵“不要耽误了末班车”的叫嚣。
1940年9月27日，日本与德、意签订了三国同盟条约，矛头直指美、英。然而日本海军联合舰队司令官山本五十六海军上将却对此忧心忡忡，认为凭日本的工业，根本不能与美国为敌，同其抗衡，他说：“如果（日美）非打不可，在开始的当年或一年中可以奋战一番，并有信心争取打胜。但战争如果持续下去，以致拖到二年三年，那就毫无把握了。既然三国同盟条约已经缔结，只有破釜沉舟、背水一战了。尽管如此，我还是恳切希望政府能设法回避同美交战。”
山本深知，对日本要占领东南亚的目标来说，最大的威胁是美国。一旦日美开战，美国太平洋舰队主力必然会从珍珠港出击，从侧翼对日军的东南亚进攻进行牵制，那么日本的南洋舰队势必掉头迎战。因此，为了便于南进，迅速获得急需的战略资源，首先必须去掉后顾之忧，先拔掉珍珠港这颗美国鲨鱼的牙齿。一旦摧毁美太平洋舰队主力，日本就可以在美国恢复元气、完成反攻准备之前，从容不迫地占领太平洋及印度洋所有重要据点，夺取南洋丰富的战略资源，迫使美国订立城下之盟。
1941年2月，山本把袭击珍珠港的想法告诉了参谋长大西泷治郎海军少将，指示他对该设想秘密进行研究并制订出一个初步的作战计划草案。大西把任务交给了舰队参谋源田实海军少佐。接受任务后，源田实认真分析敌情，查阅资料，研究海情、地形，计算兵力，认为袭击作战获得成功必须具备三个条件：调用全部六艘大型航空母舰；精选最能干的指挥官和训练水平最高的飞行员；绝对保守机密，以确保攻其不备。
山本接到源田实拟制的草案后，对其做了一些充实和修改，并正式将其定名为“Z作战计划”。该计划不但与日本海军传统战略完全不同，而且它的成功完全有赖于两个靠不住的假设，一是在袭击时，美国太平洋舰队正停泊在珍珠港内；二是一支大型的航空母舰队在渡过半个太平洋时而不被发现。显然，这是很难实现的，只有赌徒才会冒这个险。而山本恰恰是个赌博高手，他常对他身边的参谋说，赌徒的思维在他思考问题时经常起作用，一半靠计算，一半靠运气。他决心要大赌一场：“或是大获全胜，或是输个精光。假如我们袭击珍珠港失败了，这仗就干脆不打了。”
由于“Z作战计划”过于冒险，不仅海军军令部极力反对，就连执行奇袭任务的第一航空母舰特混舰队司令长官南云忠一海军中将，起初也表示怀疑。但山本坚持己见，认为同美国交战本身就没有什么获胜的希望可言，明知如此，还要硬打的话，只有一开始就尽全力先发制人给敌人狠狠一击，给敌人造成困难和障碍。除此之外，别无他法。日海军军令部最后批准了“Z作战计划”。
日本立即投入了紧张的备战。日军鱼雷轰炸机的飞行员，在南方鹿儿岛海湾上空，模拟珍珠港地形进行特技表演似的攻击训练。由于珍珠港水深只有十二米，如果从通常的一千余米高度发射鱼雷，鱼雷就会统统扎进水底。日军飞行员因此反复演练突然降低飞机高度并减速，在二十米高度投放鱼雷的动作。此外，日军还研制改装了普通鱼雷，使之能用于浅水攻击。水平轰炸飞行员则在海军轰炸靶场进行夜间轰炸训练和投弹准确性的训练。为了能使八百多公斤穿甲弹穿透美国战舰，训练高度从四千米降到三千米。
与此同时，海军情报部门向夏威夷派出了间谍，侦察美太平洋舰队进出珍珠港的情况。为了保证袭击成功，防止泄密，除了参与策划的人员外，包括航母舰长在内，谁也不知道有何作战任务，并实行了严格的信件检查制度。让海军士官学校的学生穿上正式军服到东京参观，造成日本海军没有任何战争准备的假象，以欺骗国外视线。为了进一步迷惑美国，外交部派遣前驻德大使来栖三郎作为“和平特使”赴美，协助野村舍三郎大使与美进行和平会谈。
在诸多准备基本就绪后，11月5日，山本根据军令部的指示下达了“联合舰队绝密第1号作战命令”。概括了行动开始后的第一阶段内海军的战略，不但包括对珍珠港的袭击，还包括对马来西亚、菲律宾、关岛、威克岛、香港和南洋等地同时进行袭击。山本又把所有舰长和飞行队长都集中在他的旗舰“长门”号上，把袭击珍珠港的计划告知了他们。在24小时内，山本又发布了第2号命令，初步确定袭击时间为12月8日，星期日，凌晨3时30分（东京时间，夏威夷时间12月7日，星期日，凌晨8时）。至此，日本进入了临战状态。
11月16日，代号为“机动部队”的特混舰队在内海口集中。这是一支庞大的舰队，由海军中将南云忠一指挥，它包括六艘航空母舰、二艘配备有十四英寸口径大炮的快速战列舰、二艘重型巡洋舰、一艘轻型巡洋舰、九艘驱逐舰、三艘油船和一艘给养船。
根据山本五十六的命令，南云机动部队为了隐匿作战意图，故意错开各舰艇编队的出发日期，于17日陆续开始向舰队集结地点——千岛群岛南端择提岛的单冠湾进发。
1941年11月24日，根据山本的指令，参战舰船集结完毕即作好远航最后准备。11月25日，山本向南云发出了绝密作战命令：“机动部队务于11月26日出发，竭力保持行动隐蔽，12月3日傍晚进入待机海域并加油完毕。”
11月26日晨6时，南云机动部队起锚出港，由三艘潜艇为先导，悄悄地航行在波涛汹涌的北太平洋上，极其诡秘地驶向北纬42°、西经170°的待机海域，他们将在那儿等待最后命令——进攻。
现在箭已离弦，刀已出鞘，但华盛顿的日美谈判还在装模作样地进行。日军还派出大量舰机在日本本土活动，并模拟航空母舰编队，频繁进行无线电联络，以给美国造成“其主力舰队仍在本土活动”的错觉。而珍珠港的美军则疏于防范，周末照常放假，港内一派和平景象（近来有历史学家认为，美国最高当局已获悉日本舰队出动的情报，但罗斯福总统和总参谋长马歇尔决定不通知珍珠港守军，让珍珠港遭受日军的攻击，为美国参战找到借口）。
南云机动部队一直保持着无线电静默，只收不发，沿预定的北航线向东迂回前进，以避开美国的巡逻飞机和商船。航行出人意料地顺利，连日来浓云密布，如一个天然的帷幕将庞大舰队的行动遮蔽了起来。海面也没有出现冬季常常掀起的巨浪。
12月2日，正当南云机动部队刚刚越过东西经日期变更线，进入中途岛以北的西经海域时，山本用新密码给南云发来密令：“攀登新高峰1208”，意即按原计划12月8日（夏威夷时间12月7日）发起攻击。南云随即下令各舰长熄灯行驶，并把“Z作战”行动向全体官兵传达，随时做好战斗准备。
12月3日，南云机动部队转向东南。12月6日，油船给部队加满了最后一次油，离开编队。作战部队随即转向正南，航速增加到二十四节，高速逼近珍珠港。12月8日（夏威夷时间12月7日）黎明，南云机动部队到达珍珠港以北约二百三十海里处。航空母舰开始转变航向，朝北逆风行驶。南云的旗舰“赤城”号升起了“Z”字旗。三十多年前，日、俄对马海战前，东乡平八郎海军上将就在挂有“Z”字旗的“三笠”号旗舰上，发出“皇国兴亡在此一举，吾军将士尽须努力奋战”的号令。
12月7日早上6时，南云机动部队接到了进攻命令，各航空母舰的飞行甲板上的绿灯亮了，飞机一架接一架飞离航母，不到15分钟，担任第一波攻击任务的一百八十余架飞机就全部飞离甲板，其中战斗机四十三架，水平轰炸机四十九架、鱼雷机四十架，俯冲轰炸机五十一架，在领航机信号灯导引下，迅速编好队形，然后绕舰飞行一周，在渊田美津雄海军中校的率领下扑向珍珠港。
此时，美军太平洋舰队停泊在珍珠港内的舰船计有战列舰八艘、重巡洋舰两艘、轻巡洋舰六艘、驱逐舰二十九艘、潜艇五艘、辅助舰船三十艘。岸上机场停有飞机二百六十余架，其余的二艘航空母舰、八艘重巡洋艇和十四艘驱逐舰分别在威克岛、中途岛运送飞机，以及在约翰斯顿岛演习。由于是星期天，大部分官兵离开了战斗岗位，整个珍珠港呈现出一派假日景象，没有一点戒备。
7时49分，渊田美津雄命令报务员发出突击信号，各飞行突击队立即展开攻击队形，俯冲轰炸机队率先顺山谷进入。7时55分（预定时间为8时，提前了5分钟），成批炸弹暴雨班倾泻到美太平洋舰队基地四周的希凯姆机场、惠列尔机场和福特岛机场，将机场上成比翼排列的数百架美机炸成一堆堆废铁，摧毁了机库。仅仅几分钟，日本人彻底敲掉了珍珠港的防空设施。渊田在他的座机上观察了美国人挨炸的情况后，向“赤城”号航空母舰上的南云拍发了袭击成功的信号：“虎！虎！虎！”。
联合舰队司令官山本五十六和他的参谋们，从凌晨2时起，就在停泊在明湾的旗舰“长门”号上坐着等候消息，他们静静地等待，表情显出了焦急和不安。“奇袭成功了！”他们收到了渊田发出的奇袭成功的预定信号，“托拉！托拉！托拉！”参谋军官们欣喜若狂，山本则如释重负。每隔几分钟，话筒里就重复一次前方飞机传来的捷报和美国人惊慌失措的情况。
7时57分，日本鱼雷机从几个方向突入，在仅仅掠过水面十二米的高度上，向福特岛东西两侧的美国军舰发射鱼雷。8时05分，日本水平轰炸机从正西方向进入，再次轰炸了福特岛东侧停泊的战列舰，同时轰炸了高炮火力集中的依瓦机场。大火和爆炸引起的烟雾，顿时遮蔽了整个珍珠港，不少美国军舰来不及作战斗准备就沉入海底。8时40分，第一攻击波攻击结束，日机顺利完成首次空袭任务后安然返航。
日军担任第二波攻击的一百六十余架飞机，于7时15分起飞，8时46分展开攻击队形，从瓦胡岛东部进入，8时55分开始攻击，俯冲轰炸机主要攻击浓烟滚滚的美国舰船，水平轰炸机则继续攻击各机场，战斗机担任空中掩护。与此同时，潜入珍珠港内的日本袖珍潜艇施放水雷，发射鱼雷，攻击美舰，封锁港口。
1941年12月17日，日军向珍珠港发动偷袭，美太平洋舰队几乎全军覆没。
在日机第一攻击波突然袭击开始时，美军混乱不堪，惊慌失措，毫无招架之力。岛上高射炮直至5分钟后才零星射击，三十三个高炮连，仅有四个连开火，但击落日机甚少。港内的军舰在最初的几分钟内，几乎没人能够意识到正在发生什么事情。排列在舰列最后的战列舰“内华达”号刚升起旗舰，就被日机上的机关炮刹那间撕得粉碎，大惊失色的升旗手紧接着又升起几面星条旗，无一不被打烂。当第一枚鱼雷命中战列舰“亚利桑那”号时，美国人还是一副难以置信的表情。战列舰“马里兰”号正在升旗，一名水兵漫不经心地对一群冲向附近的机场飞机看了一眼，还以为是自己的飞机，没等他回过神来，炸弹已落在头上。直到8时，美太平洋舰队司令部才把一份十万火急的电报发往海军部：“珍珠港遭空袭，这不是演习。”此时，“俄克拉荷马”号和“西弗吉尼亚”号已被炸裂了，“亚利桑那”号和它的一千余名水兵也被弹药库引发的一系列毁灭性爆炸淹没了。到这时，美军舰上惊魂初定的高射炮手才投入战斗，但收效甚微。8时15分，美军未遭日机轰炸的哈罗瓦机场起飞了四架战斗机，此后陆续起飞二十五架，与日军飞机展开了空战，但由于寡不敌众，仓促应战，协同不好，因而或被日军战斗机击落，或被美军自己的高射炮击毁。正在返航的美航空母舰“企业”号上十八架俯冲轰炸机，和从美国本土飞来的十二架“空中堡垒”式飞机，刚飞到珍珠港上空，就遭到日本“零”式战斗机的攻击。一名美军飞行员喊道：“不要开炮！不要开炮！这是美国飞机！”话音刚落，他的无线电波就消失了。将近两个小时，日本人控制着珍珠港的海空，随心所欲地进行着轰炸扫射。
8时50分（华盛顿时间当天下午1时50分），正当日本第二攻击波飞机飞临瓦胡岛上空时，美国国务卿赫尔才接到野村大使和来栖特使递交的最后通牒（日本外交部规定递交通牒的时间是华盛顿时间下午1时，延误了50分钟，目的是把袭击时间保持到开战前半小时，避免“偷袭”和“不宣而战”的臭名），赫尔顿时目瞪口呆，愤怒地说：“在我整整五十年的公职生活中，从未见过这样一份充满卑鄙的谎言和歪曲的文件。”日本人无言以对，狼狈退出门去，门已关上了，这时赫尔破口大骂：“无赖，该死！”
10时整，日本飞机全部撤离珍珠港，返回母舰。得意洋洋的渊田，要求南云再发起一次攻击，摧毁珍珠港的修船厂和油库，并建议派出搜索机，搜寻美航空母舰。南云没有同意，认为这一战，舰船油料几乎耗尽，如果在这里耽搁，舰船就开不回去了。于是他下令北撤。同来时一样，日本舰队迅速地、静悄悄地溜走了。而此时，美国人几乎还处在目瞪口呆之中。
这是一场海上、水下、空中闪电式的立体袭击战，在短短的一个多小时里，日军共投掷鱼雷四十枚，各型炸弹五百五十余枚，共计一百四十余吨。击沉、击伤美军各型舰船总计四十余艘，其中击沉战列舰四艘、重巡洋舰两艘、轻巡洋舰两艘、驱逐舰两艘和油船一艘；重创战列舰三艘、巡洋舰两艘和驱逐舰两艘；击伤重巡洋舰一艘、轻巡洋舰四艘、驱逐舰一艘和辅助船五艘，击毁飞机二百六十余架。美军伤亡惨重，总计二千四百多人阵亡，一千七百余人受伤。日军只有二十九架飞机被击毁，七十架被击伤，五十五名飞行员死亡，五艘袖珍潜艇被击毁，一艘袖珍潜艇被俘。日本联合舰队司令官山本五十六赢得了这场赌博，这是他最为冒险、收益最大的一次赌博，这一赌使他名震世界海战史。
