当日清晨7时许，由183架飞机组成的首批攻击机群猛烈攻击港内的美国舰队。1小时后，日军出动191架飞机编队，实施第二轮攻击，结果共击沉美战列舰5艘，伤3艘，毁伤其他舰艇10余艘；击毁飞机188架，伤291架；美军官兵死2408人，伤2000余人，仅亚利桑那号战列舰（Arizona）爆炸沉没时就有1177人死亡。美军太平洋舰队遭受重创。而日军仅仅付出了5艘微型潜艇，29架飞机，战死不到百人的代价。
这次战斗的第一炮和第一个牺牲者是美国一条驱逐舰对日本的一艘微型潜艇的攻击，那艘微型潜艇被击沉。日本一共出动了5艘微型潜艇，它们打算在空袭开始后对美国船只施放鱼雷，5艘微型潜艇后来都被炸沉，其中只有4艘后来被找到了。这五艘船上的10名水手中只有一人幸存，并被美军俘虏，他叫酒卷和男，是美国在二战中的第一个俘虏。
日本参加这次袭击的航空母舰是赤城号（旗舰）、加贺号、苍龙号、飞龙号、翔鹤号和瑞鹤号。这六艘航空母舰一共可以装载441架飞机，其中包括战斗机、鱼雷轰炸机、俯冲轰炸机和水平轰炸机，其中55架被毁。这些飞机分两波攻击，南云中将决定放弃第三波攻击而将主力撤回。
日本计划的一部分是在袭击前中止与美国的协商。到12月7日为止，日本驻华盛顿大使中的外交官一直在与美国外交部进行很广泛的讨论，包括美国对日本在1941年夏入侵东南亚的反应。袭击前日本大使从日本外交部获得了一封很长的电报，并受令在袭击前（华盛顿时间下午一时）将它递交给美国国务卿科德尔·赫尔。但大使人员未能及时解码和打印这篇很长的宣战书。最后这篇宣战书在袭击后才递交给美国。这个延迟增加了美国对这次袭击的愤怒，赫尔在看完文件后凝视着日本大使，几乎是一字一顿地说道：“在我整个50年的公职中，从未见过如此充满了无耻的虚伪和委曲的文件。我至今做梦也想不出，这个星球上竟然还有撒出如此弥天大谎和牵强附会的国家！”
12月8日，美国总统罗斯福在致国会的咨文中写道：“昨天，1941年12月7日，这是一个令人永远不能忘怀的可耻的日子，美利坚合众国遭到日本海军和空军突如其来但蓄谋已久的袭击。”山本五十六似乎同意这个观点。在日美合拍的电影《虎！虎！虎！》中他的饰演者说：“恐怕我们将一个沉睡的巨人唤醒了，现在他充满了愤怒。”这句话山本本人可能从未说过，但当时的他可能的确如此感觉。
当天晚上，罗斯福总统在白宫召开内阁会议，他的书房里铺满了地图，罗斯福总统宣读了向日本宣战的声明。第二天，国会通过了宣战声明，美国正式参与第二次世界大战。
此后，美、英两国首脑在华盛顿会晤，罗斯福毫不犹豫地倡议由所有对轴心国作战的国家组成联盟，签署共同的宣言，以对付共同的敌人——法西斯。1942年1月1日，包括美、英、苏、中在内的26个国家在《联合国家宣言》上签字，重新肯定了《大西洋宪章》的宗旨和原则，保证盟国彼此间将鼎力合作，以全部的军事和经济资源，团结一致，彻底打败法西斯轴心国及其追随者。实力强劲的世界反法西斯集团的形成，标志着法西斯集团的末日已经不远了。
（第四节） 太平洋战争
美国参战后，罗斯福总统签署了《选征兵役法》，新法规定18到64岁的男子必须进行登记，现役军人都要在战争期间服役，并且规定延长服役期半年。此后，美国军队在太平洋地区、北非战场和欧洲战场投入了战斗。
在太平洋战场上，美国与日本在太平洋海域与岛屿的海、陆、空力量展开了殊死的搏斗，美国凭借着超强的军事实力和先进的科技力量慢慢掌握了主动权，把战火一步一步烧到了日本的国土上。
在偷袭完珍珠港之后，日本南方军40余万人，分兵数路进攻中国香港、马来西亚、印度尼西亚和缅甸，驻守这些地方的军队节节败退，损兵折将。日军继而占领了太平洋中部的一些岛屿，然后猛攻美国控制的菲律宾群岛。
接着，2万美军和10余万菲律宾士兵在美国道格拉斯·麦克阿瑟将军的指挥下，进行了阻止日军登陆的战斗。由于日军装备精良，美菲联军难以抵御，被迫撤退。4月9日，日军攻占巴丹。第二天，被俘的美菲军人被胁迫在6天内步行85英里，由于酷热和饥饿，数千人在这次“死亡行军”中丧失了生命。
为了防范美军对日本本土的进攻，歼灭美军在海上的有生力量，日本海军大将山本五十六策划了针对中途岛的进攻作战计划。可是他们万万没有想到，美军的间谍人员破译了日军的密码，使得这次行动的作战计划全盘泄露。
1942年6月3日，中途岛海战打响，日本海军进攻“阿留申群岛”以期吸引美国舰队，但美军不为所动，日军进攻编队被美军侦察机发现，中途岛上的美军立即起飞了岛上的全部战机并做好了迎战准备。随后日军起飞了侦察机，但是侦察距离过小（仅105海里），没有发现远在120海里以外的美军航母编队，而美军侦察机发现了一艘日本航母和准备攻击中途岛的日本飞机——此时，正是对航空母舰进行攻击的好时机。尽管，日军攻击了中途岛上地面建筑包括油库、机场，并且击落了保卫中途岛的15架美国战机。美军的舰载歼击机攻击距离超出了最大航程，可是美军决心已下，不惜代价、回不到航母上的战机，被迫降到海里。日本此时沉浸在对中途岛的攻击中，没有发现自己已经成了美军特混舰队的猎物，因为此时美国舰队尚处于日军侦察机的侦察范围之外，仅有一架日本飞机从美军特混舰队右侧飞过却没有发现，日军祸不远矣。
此时，日军舰队正在准备对中途岛发动第二波进攻，南云上校犯了军事主官致命的一个错误——临阵犹豫不决，接连下了几道错误的命令由此造成日军航空母舰甲板上一片混乱。此时美军第一波攻击已经临头，攻击没有奏效，大部分攻击机被击落。正当日本军舰上的官兵欢呼胜利的时候，美军隐藏在云层中的第二波攻击机开始进攻，击中了加贺号，另有3架击中了赤城号并引爆了油库和弹药，南云的旗舰被毁。紧接着，苍龙号又遭到了毁灭性的打击，5分钟后沉没。只有飞龙号侥幸脱逃，并且随即起飞了舰上的17架飞机攻击了美军的约克郡号航母，第一颗炸弹击中了飞行甲板、第二颗穿进烟囱、第三颗穿进机库，由此可见日军当时单兵作战的技术不可小觑，在这种情况下约克郡号仍然通过良好的损管系统继续坚持了1小时40分钟的战斗，直到日军战机又接连对约克郡号进行第二波攻击才将其击沉，同时日军也暴露了飞龙号的位置，约40架美国攻击机如狼似虎地扑向飞龙号并且成功地击沉了它。
至此，日军进攻中途岛的所有4艘重型航母被全部击沉，1艘巡洋舰和253架飞机被毁，3500名士兵葬身于太平洋冰冷的海水中。南云舰队彻底失去了战斗力，而山本五十六依然妄图凭借残余力量寻机与美国海军决一死战，美军机智地躲开了。山本进退两难不得已下达了总撤退的命令，随即又被追踪而至的美国飞机击沉了两艘战舰。
中途岛一战彻底地击碎了日本在太平洋上空称霸的梦想，美军充分地发挥了美国航母速度高、航程远、打击距离大的优势，以牺牲1艘航母、1艘巡洋舰、147架飞机和307名士兵的代价取得了中途岛战役的胜利。
中途岛海战后，美国开始进入战略反攻，1942年8月7日清晨，一支由89艘舰船组成的美国海军陆战队的第一师庞大舰队借助恶劣天气的掩护，轻松地攻下了日本的军事基地瓜岛，占领了岛上的机场。
在此后的一年里，以美国为首的盟军在太平洋上跟日军展开了激烈的决战，开始了着名的越岛作战方案。
在1943年到1945年4月期间，盟军攻下了南太平洋上最大的兵站，新不列颠岛、塞班岛、硫磺岛。随后盟军开始进攻掩护日本本土的最后一道障碍——冲绳岛，日军以满载炸弹的神风飞机对美国军舰进行疯狂的自杀式攻击，经过三个月的激战，日军伤亡12万人，被俘9000多人，损毁飞机400多架，美军损失飞机760架，伤亡7.5万人，最后在6月21日占领冲绳岛，彻底摧毁了日本本土的外围防线。
此时的美国，军事实力急剧膨胀。1939年，美国武装部队总人数只有33.5万人，国防预算不过10亿美元，到1945年战争结束时，这两个数字分别上升到1212万人和800亿美元以上。美国拥有以航空母舰为核心的1200多艘战舰和5万多艘供应、登陆船只，它的海军舰艇吨位达380万吨，大大超过英国的150万吨，一跃而成为世界上最大的海军强国。美国拥有当时世界上最强大的空军。它的1.5万架远程飞机几乎垄断了整个洲际空中运输。战后初期，美国在56个国家驻有军队，在国外建立了484个军事基地，还拥有大量原子武器。美国已一跃成为全球性军事强国，它的军事力量不仅在西方世界，而且和苏联相比也处于明显优势地位。
在军事科技方面，美国也处于世界领先地位。二次大战期间，出于战争的需要，美国政府集中大量人力物力从事科学研究，1941～1945年间，受雇从事研究工作的科学家从8.7万人增加到19.9万人。同时，以爱因斯坦为代表的大批世界第一流科学家流亡美国，从而使美国拥有了空前的智力优势。代号为“曼哈顿计划”的原子弹研制工程就是来自各国的科学家通力合作的产物。1945年7月16日，美国第一颗原子弹试验成功，标志着人类大规模利用原子能时代的开始。
1945年7月25日，杜鲁门作出了他在总统任期内最重大的一项决定，如果日本拒绝接受《波兹坦公告》，不肯无条件投降，就要对日本国土投掷原子弹。7月26日，杜鲁门总统下令美国军事情报局把《波兹坦公告》公开向日本本土广播，该公告马上引起了日本的关注，但是在经过日本内阁激烈的争论后，军方坚持要求对《波兹坦公告》采取拒绝的态度，不予答复，置之不理。
1945年8月6日，下午8时15分17秒，美军一架Ｂ-29轰炸机飞临日本广岛市区上空，投下一颗代号为“小男孩”的原子弹。在巨大冲击波的作用下，广岛市的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中有7.815万人当日死亡，死伤总人数达20余万。
8月9日，美军又出动Ｂ-29轰炸机将代号为“胖子”的原子弹投到日本长崎市。长崎市约60％的建筑物被毁，伤亡8.6万人，约占全市总人口的37％。8月15日，日本宣布无条件投降，9月2日签署投降书。第二次世界大战至此结束。
1945年底，美国制成了世界上第一台电子计算机，标志着世界应用电子计算机的开端。战争期间科学技术的发展奠定了战后美国作为世界科技中心的地位，也使美国成为世界上率先兴起第三次科技革命的国家。
经济、军事实力的增强客观上把美国推上了世界中心的位置，确立了它作为世界超级大国的地位。它凭借比其他国家强大得多的经济、军事实力，自然奠定了其世界霸主地位。1945年12月29日，美国总统杜鲁门在致国会的咨文中说：“胜利已使美国人民有经常而迫切的必要来领导世界了。”
