这一天日军有３１艘舰船被击沉，１１艘遭受重创，地面上死于轰炸的官兵达9000余人，是损失最惨重的一天。
晚上，小林将军向日军司令部报告了当天的损失情况。他最后说：“今天，痛苦的经验告诉我们，我们无法阻止米军空袭。”的确，日本航空兵已经倾其所能，战斗机中队轮番出动，有的飞机一天竟出动３５次之多。
11月20日早晨，巡逻中的美国侦察机发现了海上的日本大型沿海护卫舰队。情报很快传到了美军前线指挥部。指挥部立即向１个轰炸机大队发出了战斗警报，并命令１个战斗机大队护航，另１个战斗机大队也飞往同一目标。这７０余架美国飞机很快升空，组成立体编队向日本舰队扑去。
美军飞机起飞后不久，日军的几个雷达站和观测哨同时发现在日军阵地上空有大批敌机集结。于是，日本战斗机迅速从附近的机场起飞迎战。日本陆军航空兵第３２飞行中队的６架“疾风”式战斗机在矢岛队长的率领下向美国飞机逼近。当强大的美军飞机阵容出现在面前时，他们不禁大吃一惊：敌机分为三层，组成了低、中、高立体队型。在２０架轰炸机上面是一层近距离支援的战斗机，最上一层是护航战斗机。
但他们并未因此而惊慌失措。矢岛队长冷静地命令战友们飞进积雨云中，躲过美国战斗机群，然后再伺机袭击飞行在战斗机群下方的轰炸机。
时机终于来了。“攻击！”矢岛果断发出了战斗命令。
３架“疾风”战斗机像饿虎扑食一样向美国轰炸机群直扑过去，另外３架则朝战斗机群猛冲，奋力阻击美军护航机队，为同伴歼敌创造条件。
这是一场６∶７０的空中肉搏战，也是一场力量悬殊的空中攻击战。
顷刻之间，船队上方布满了盘旋翻滚，追逐混战的飞机。发动机尖厉的吼叫声，机枪、机炮呼啸的轰鸣声不绝于耳。美国轰炸机被突如其来的日本飞机吓了一大跳，有的飞机仓促扔下炸弹，海面上顿时掀起一股股冲天水柱。
一架美军飞机首先被击中，拖着浓烟滚滚的尾巴一头栽向大海。接着，又是“轰”的一声巨响，两架美军飞机相撞了，天空顿时闪现出一个巨大的火球，燃烧着的飞机残骸碎片漫天撒落在海面上。面对这种形势，美军飞机并没有匆忙返航撤出战斗，而是继续展开攻击，它们击中了6艘运输船和2艘驱逐舰。而日本６名战斗机飞行员也全部战死。
美军对日军的更大规模的空中打击开始实施了。11月22日，美军总司令部发布了发动“战锤计划”的命令，寓意美军将象战锤一样使日军的空中防御在几天之内土崩瓦解，而日军飞机则将被彻底逐出美国领土上空。许多美国飞行员一想到这项能使他们赢得战争胜利的“战锤计划”就得意非凡，他们把日本列岛的地图画在机身上，并加上“全部完蛋”这种十分鼓舞士气的说明。
作为大空袭的前奏，美军对日军的雷达站和观测哨进行了猛烈的突袭。日军的16个雷达站被击中并遭严重破坏，3个雷达站被完全摧毁。美国人已经从中国人那里了解了雷达对日本防空的重要性，因为中国人在发展和运用这种电子装置方面远远走在美国和日本前面。
在历时１０天的战斗中，美军对日军进行了9次大规模轰炸，彻底摧毁了日军的航空兵力。美国空军采取的战术手段是集中优势兵力，空袭日军主力配置地区，采取大机群出航，小编队进入目标分波次连续突击，使日本防空力量不能实施集中抗击。
11月25日，天空阴云密布，能见度极差，特别是海岸附近上空，密布的浓云常常低至４０００英尺，天气比以前更不适合空战。但美军已经不能再等了，华盛顿已经急不可耐，甚至有点愤怒了。于是，强大的美国轰炸机队按计划出发了。
但是，护航的战斗机队却没有按计划同时期飞，只有少数战斗机跟随而出，美国轰炸机只好在几乎没有战斗机掩护的情况下单独出击。由100架“B-26”飞机组成的庞大机群前去轰炸日军占领的机场和港口，数量差不多的“B-17”飞机，从海岸上空轰鸣而过，飞向夏威夷和珍珠港，一大群“B-25”飞机则沿着海岸线飞行。
由于部署了警戒雷达，日军司令部很快得到了美军即将来空袭的情报。两个“疾风”式飞行中队和两个“烈风”式飞行中队前去保护运输船队和机场，另一个派出的机群在夏威夷上空巡逻。日本人把三分之二的“疾风”式飞机和一半的“烈风”式飞机留在手头，以便对美军飞机实施集中攻击。另外两个中队的“烈风”式飞机到珍珠港上空巡逻。
美国最先出击的是第１飞行训练团第５战斗机大队。２３架P-38“闪电”式战斗机在大队长雷恩斯上尉的率领下，进入目标地区。
当雷恩斯上尉越过日本海岸线时，处在编队最后的一架飞机发出警报：“后方发现‘烈风’式飞机。”
这一声警报使美国飞行员们神经顿时紧张起来。他们明白：多少显得有些笨拙的双发“闪电”式飞机的飞行性能不如日本的“烈风”式战斗机。尽管“烈风”式飞机的速度和爬升率比“闪电”来说并不是高太多，但其转弯半径小，操纵方便，战斗中显得机动灵活。
雷恩斯立即命令全队排成圆形防御阵式，互相掩护尾部。雷恩斯率先按编队部署开始转弯。在他还没有完全转过来的时候，飞在高空的日本战斗机突然高速从后方追了上来。
雷恩斯的飞机马上向右一拐，巧妙地避开了“烈风”式飞机的火力。好险！子弹从他的左侧擦身而过，“烈风”式战斗机扑了个空。另一架美军飞机想用俯冲动作躲避，但却没有雷恩斯走运，这架美军飞机的速度没能一下子提起来，因而被日本飞机紧紧咬住，遭到攻击。
“烈风”式飞机的机翼下喷吐着火舌，竭尽全力向圆形方阵俯冲而来。水平飞行的战斗机在射程之内能够捕捉战机的时间只有短暂的一瞬，因此，“烈风”式飞机的机枪一起向美国飞机喷射。不一会儿，就有两架美军飞机被击落了。
雷恩斯上尉的战斗机大队返回基地时损伤过半，有５架被击毁，１０多架中弹受伤。这次出击引起的余波两天后还在美军中回荡。美军在其它方向的情况也同样不妙，以日军机场为目标的美国轰炸机群显然成功地实施了轰炸，但也付出了惨重的代价；以港口和登陆场为目的地的轰炸机群更不走运，被日本“疾风”式飞机紧紧咬住，但美国飞行员没有胡乱扔出炸弹，而是坚持对目标进行了准确的轰炸。行动结束时，美军共损失飞机77架，另有８０余架被击伤，而日军则损失飞机65架。美军能够承受这样的损失，而日军则不能。“我们要失败了。”小林将军在日记里沉痛而又无可奈何地写道。
11月27日，天气开始出人意料的好转，云雾逐渐散去，持续了好几天的阴暗天气豁然晴朗，这是实施大规模空袭的大好天气。美军统帅部立即向各部队发出了出击的命令。谁也没有料到，这一天竟会成为美国本土空战中最激烈最壮观的一天。
根据司令部的命令，美军航空兵倾巢而出，庞大的机群由１８００余架飞机组成，其中轰炸机６００余架，战斗机１２００余架。整个加州南部上空顿时充满了战斗的喧嚣：轰炸机隆隆轰鸣，战斗机腾升俯冲，穿梭交织，机枪疯狂地扫射，机炮连续喷射着冒火的弹头……这是世界空战史上空前绝后的一大奇观。
正当加州南部上空空战正酣时，北部地区上空也展开了激烈的厮杀，这又是一场针锋相对的恶战。１３时４５分，美军第一攻击波共175架“B-25”飞机飞往加州北部地区。当机群离海岸大约还有10公里时，机上的无线电设备突然喧嚣起来，敌情报告一个接一个：
“左侧发现‘烈风’式战斗机！”
“敌战斗机正从太阳方向飞来！”
“我机遭到敌机攻击！”
为该机群护航的是美军第７６战斗机团第１大队的52架战斗机。这个大队战斗力强，历史上战果辉煌，在夏威夷空战中曾击落过不少当时参战的日本舰载飞机。虽然今天的任务看上去有些棘手。日本人比他们想象中的更为顽强，但他们占有数量上的绝对优势。
飞在这个战斗机掩护编队最前面的是大队长麦克法伦上尉，他的任务是配合负责侦听的中队长帕特洛克监听日本战斗机之间的通信联络。他想以此为突破口掌握日本空军的防御体系，从而制定美国轰炸机部队相应的战术及飞行航线等。可是，还没等他们侦听清楚什么内容，日本的一架“烈风”式飞机就顺着阳光向美军指挥机扑来。麦克法伦还没来得及调头进入迎战状态就被对方密集射击的子弹击中，飞机尖叫着一头栽了下去，大队长麦克法伦上尉与飞机一起炸成了碎片。
击落这架指挥机的是日本第22飞行中队的“烈风”式战斗机。１５分钟后，前来阻击的日本飞机从四面向美军飞机发起了立体攻势，又１架美军飞机被击伤。尽管指挥机被击落，面对强大的对手，双方展开了一场你死我活的厮杀，很快，日军数架飞机便被击毁或因伤退出战斗。
１６时４５分，加州南部空域的格斗仍在进行。这时，美国1000多架飞机组成的编队越过山谷向前飞去。
在１小时前刚刚结束战斗的日本“烈风”式和“疾风”式飞机已在地面待命。不一会儿，几乎所有中队都发出了“起飞准备完毕”的信号。一声令下，１７０余架飞机同时升空，前去迎击飞来的美国飞机。
美国飞行员切身体验到了日军顽强抵抗的滋味。当目标地区刚刚出现在领航员特伦斯上尉眼前时，这种体验随即又开始了。各中队编队最后的所有飞机几乎同时发出警报：“后面发现敌人战斗机！”
从美军飞机后方飞来的是日本的“烈风”式飞机，它们所有的机枪都吐着可怕的火舌，从美军飞机编队上方向下俯冲，其速度之快令人惊讶。这些飞机刚冲过有效发射阵位便又重新拉起，迅速上升转弯，占领有利位置，准备再次攻击。天空中顿时出现一道道优美的弧形尾迹。
特伦斯看到为轰炸机护航的战斗机群正在数千米上空穷于应战，已无暇他顾。看来依赖它们的保护已是不可能了，只好依靠自己了。美军飞机没有改变原来的航线，继续朝目标飞行。为了做到尾部射手能彼此掩护，美军飞机采取了密集队形。
日本“烈风”式战斗机又开始了新一轮攻击。针对美军飞机的新队形，日军飞机采用了分别夹击殿后轰炸机的战术。但美军飞机的编队并没有被打乱。很快，美军护航战斗机便及时赶了过来，日本飞机遭到了前后夹击，立刻开始分散逃跑。美国战斗机追击四处逃窜的日本飞机，天空顿时出现了一幅追逐场面，美军的“追猎战”开始了。日本飞机陷入了一片混乱的逃亡之中。
这场战斗中，有52架日本飞机被击落，美军则损失飞机63架，但美军成功的对日军进行了轰炸，掩蔽不良的日军士兵在美军的轰炸下损失惨重，又有近5000人丧命。
其后几天，由于天气恶劣，空战中断了。到了28日，空战第一阶段结束。在这一阶段中，日本有１２个临时航空基地被摧毁，9个雷达站失去工作能力，2个指挥中心被炸，港口和登陆场遭到不同程度的损坏，另外还有１座弹药库和一座储油库被炸毁。但是，由于美国选择的目标太多，活动的地区过于广阔，从而分散了兵力，降低了轰炸效果。同时，美国空军本身也损失惨重，轰炸机几乎消耗了四分之一，因此，它的预期目的没有实现。最令美国飞行员感到莫名片妙的是，他们明明是根据地面指令飞行、轰炸，可偏偏有不少的炸弹没有命中目标，却投在了荒山旷野；而日本战斗机虽然损失惨重，却日复一日，甚至每时每刻都坚持战斗，虽然他们的数量在一天天减少，但并没有消失。
从这时开始，美军汲取了前一阶段的教训，集中全力轰炸日本战斗机所部署的区域。为了实现这一目标，美军平均每天出动飞机１０００多架次。日军航空兵一个月以来一直处于高度戒备状态之中，每天要出动好几次，他们已经太疲劳了。尽管他们坚持着进行最后的艰苦努力，但美军方面的数量优势开始发挥效力。加州南部的５个前进机场遭到严重破坏。更糟糕的是，沿海７个关键雷达站中的６个遭到十分猛烈的轰炸，整个通讯与指挥控制系统濒于彻底瘫痪的边缘。同时，日军战斗机的防御力量已经变得很弱了，短短１０天内，就有622架战斗机被毁或遭破坏。305名飞行员阵亡，227名重伤，这对日军航空兵来说是无法弥补的损失。日军面临着灾难性的危险，整个前线也陷入了一片恐慌之中。
11月29日下午7时45分，由1125架轰炸机、876架战斗机和攻击机组成的声势浩大的机群从不同航向、不同高度越过大海直扑夏威夷。日本战斗机部队仍然估计美军要再次袭击他们的战斗机前进基地，因此主动让出了飞往夏威夷的通道。但是，这一回他们上当了，美军已经改变了攻击目标。当日本飞行员发觉大事不好时，已经来不及在美国轰炸机飞临目标上空之前对其进行拦截了。第一波次美军飞机对珍珠港、瓦胡岛要塞、海军维修工厂等目标准确地投下了高爆炸弹。日本２３个飞行中队全部怒吼着向美国轰炸机群横冲过来，在珍珠港上空展开了激战。但他们来晚了一步，短短一个小时内，美军就成功地将３００多吨高爆炸弹、燃烧弹泻入珍珠港。港内顿时成为一片火海。大大小小的舰船、工业设施、交通枢纽、电力网络、兵营相继被毁，爆炸声、坍塌声、呼救声、惨叫声以及警车、消防车的呼啸声伴着黑烟直冲云霄。城镇瞬间化为瓦砾，草木顿时燃成灰烬，整个大地在颤抖，整个天空在呻吟。