战列舰已经冲出了珍珠港，但却并没有沉没，仍然在继续坚持着战斗。“田纳西”号和“马里兰”号战列舰此时也燃起了大火。特别是“田纳西”号，烈焰腾空，浓烟冲天。但是，在海军造船厂船坞里的“宾夕法尼亚”号战列舰却完好无损，因这不会受到鱼雷机队攻击，也没有遭到水平轰炸机队轰炸。
此时天空中的战斗变得越来越激烈，在美军高射炮猛烈射击的同时，美国航空部队也在英勇作战。勇敢的美国飞行员利用日军猛烈攻击的间隙，驾驶一切能飞的飞机起飞，拼死反击优势的日军。他们跟日本的战斗机进行了勇敢而激烈的战斗，很多人壮烈牺牲。…；
时不时有被击中的美国飞机从身边坠下，渊田看到日军的“烈风”式战斗机虽然在空战中占据着绝对优势，但美军的拼死攻击还是给日本制空战斗机群造成了很大的损失，他自己就观察到约有10架“烈风”在混战中被击落。
第一攻击波的攻击大约持续了一个小时左右。根据汇总上来的信息，日本方面损失了27架飞机，其中，战斗机11架，俯冲轰炸机7架和鱼雷机9架。第一攻击波返航的时候，“瑞鹤”号的飞行队长岛崎海军少佐指挥的第二攻击波，共253架飞机抵达瓦胡岛上空。
4时10分（檀香山时间8时40分），第二攻击波在卡胡库角上空展开完毕。4时24分，日本攻击机群冒着越来越猛的高射炮火，躲开硝烟，开始了攻击。
岛崎海军少佐直接率领的水平轰炸机队共84架飞机，绕到瓦胡岛东侧，攻击了卡内欧黑机场、希凯姆机场和福特岛机场。江草海军少佐指挥的俯冲轰炸机队共92架飞机，飞过东面的山脉，来到了珍珠港，攻击剩余的美军舰船。进藤海军大尉指挥的制空战斗机队共77架战斗机，继第一攻击波之后，继续保持对瓦胡岛上空的制空权。
这时，整个珍珠港空中的高层被断云遮盖，而下面浓烟滚滚，严重妨碍着俯冲轰炸机队寻找目标。飞高了，不易找到目标；飞低了，又不能进行俯冲。来自下面的美军高射炮火极为猛烈，一道道柱形集束弹幕，在云上看得异常清楚。
大胆的江草海军少佐向着射来的集束弹幕的方向俯冲。因为这样当飞机俯冲到一定高度的时候，他就可以清楚地看到正在开炮射击的那艘敌舰了，他随后立即修正瞄准，对这艘敌舰进行轰炸。其余的91架俯冲轰炸机都按照这个办法，先找集束弹幕，然后朝它俯冲。对那些没有开炮射击的敌舰，俯冲轰炸机不予攻击。之所以如此安排攻击，是因为敌舰停止开炮射击，说明它已经严重受创，不必再浪费宝贵的弹药对它攻击了。用这种办法选择目标，可以避免重复攻击那些已经遭到第一波攻击的目标。
“盘城”号航空母舰的山田昌平海军大尉是一位—身长近两米的彪形大汉，磊落果敢的飞行员，他专找 “庞然大物”攻击。他看到有一处集束弹幕最密，以为一定是“庞然大物”射来的。他立即带领中队向射出弹幕的方向俯冲下去。下去后一看，原来是一群陆上炮台，只好又驾机升高，重新寻找“庞然大物”。果然，好不容易发现停在船坞里的“宾夕法尼亚”号战列舰似乎没有受到破坏，于是他带领中队集中攻击了这艘美国战列舰。“宾夕法尼亚”是美国太平洋舰队的主力舰，排水量超过5万吨，拥有三座三联装406毫米主炮，可谓是名副其实的“庞然大物”了。
接连有6枚炸弹击中了“宾夕法尼亚”号战列舰，整个船坞变成了一片火海，这可能是日本俯冲轰炸机能够给予这艘战列舰的最大伤害了，看着自己的战果，山田忍不住大叫了起来。
俯冲轰炸机队的91架飞机，就这样攻击了各种目标，其中主要是战列舰，其次是巡洋舰，还有不少是驱逐舰。本来在第一攻击波中身受重伤的美国航空母舰“大黄蜂”号再次遭到了