雖然已經飛行了十二個小時，杜立特的精神已經有一些渙散，但是他知道現在正是關鍵的時刻，需要他更加集中精力。長途的飛行杜立特來說不是什麼新鮮的事情，1922年，他26歲的時候就駕駛一架DH-4B型飛機，用了21小時從美國東海岸的佛羅里達飛到西海岸加州的聖地亞哥，空中飛行了3481公里，第一次完成一天內橫跨美國本土的飛行，從而名揚天下。在1936年，他在殼牌石油公司工作的時候，又完成過一次橫跨美國本土的飛行，那次他用時12小時。不過這一次是執行驚心動魄的轟炸東京的任務，高度的精神緊張讓已經46歲的杜立特有點吃不消了。
看着月光下的海面，杜立特的思緒回到了12個小時之前。作爲隊長的他排在16架B-25米切爾編隊的第一位。留給他的甲板距離是最短的，這不是在陸地上，而是在搖搖晃晃的海面，距離東京只有幾百海里的距離這個時候的“大黃蜂”號航空母艦以54千米小時速度逆風前行，這有利於起飛。8點18分，杜利特中校的1號機組第一個起飛。航空母艦在洶涌的風浪裡一上一下，杜利特爾迎着狂風，開車、滑跑、衝出飛行甲板。
只見轟炸機離開飛行甲板後就向海裡下沉，艦上所有的人都爲杜利特捏了一把汗，馬上轟炸機又慢慢拉起來，衝向天空。隨後，一架架B-25轟炸機從“大黃蜂”號航空母艦上起飛，4個月的苦練發揮了功效，沒有一架飛機墜落到海中，這讓大黃蜂號航空母艦的艦長米切爾中校和特遣艦隊的指揮官公牛哈爾西少將提到嗓子眼的心放了下去。
當他們起飛後，哈爾西立即命令特混艦隊的兩艘航空母艦和其他艦隻立即掉頭，這一次奇襲是太平洋艦隊用手中僅有的兩艘航空母艦在冒險。自從去年12月9日珍珠港被偷襲後，企業號在珍珠港附近海域被擊沉，列剋星敦重傷還未修好，薩拉託加大修後首次出戰被日軍潛艇伏擊受傷，黃蜂號在作戰中受傷。所以當太平洋艦隊司令尼米茲簽訂出擊的命令的時候，手是在發抖的，這一次的行動，跟山本五十六當初襲擊珍珠港一樣，是一次冒險。
但是即使是冒險，也是值得的，因爲這是復仇，這是美國總統羅斯福親自*板的。當時坐在輪椅上的羅斯福爲了說服海軍的將領，還曾經不在僕人的攙扶下站了起來。這一舉動直接震撼了在場的所有人，尼米茲對此根本沒有選擇的權利。還好一切順利，雖然日軍的聯合艦隊就在南邊，但是要論逃跑，哈爾西還是有把握將特遣艦隊帶回珍珠港的，等到了那裡，有了陸基飛機的掩護，相信日本人的聯合艦隊是不敢上前的。
自從襲擊了珍珠港後，山本五十六就有預感美國人會報復，他在美國擔任大使館海軍武官了幾年，對於美國人的性格山本五十六自認爲比較瞭解。所以山本五十六已經事先在距本土650海里外的海上佈署了由50艘裝有無線電的漁船組成的預警監視網絡，其中一些漁船上還安裝了海軍仿製出來的雷達，這些漁船一旦發現美軍艦隊，就會發報給司令部。由於美軍艦載機的航程有限，山本五十六自認爲這樣的預警距離夠了。
這種臨時組成的預警線路果然奏效了，在東京以東720海里的警戒線上，美軍的特遣艦隊被一艘明爲“日東丸”23號的小型巡邏艇發現，然後美軍偵聽到明碼的電報發出，特遣艦隊被發現了。隨後讓美軍特遣艦隊吃驚的事情是，這艘發出了電報的不到30米長的巡邏艇居然勇敢地向美軍艦隊從來，然後開火射擊。處於美軍艦隊前方的巡洋艦“納希維爾”立即向其開火，不過由於巡邏艇目標太小，速度又快，“納希維爾”居然用時29分，耗費了數百發152毫米炮彈纔將這艘船擊沉，結束了鬧劇。
既然已經被發現，那麼哈爾西少將就要評估風險了，而杜立特也知道即使讓自己多飛200海里，也不能讓艦隊處於危險中。於是他們就起飛了。山本五十六的警戒線起了作用，但是他沒有想到美軍航母上裝載的不是單發的艦載轟炸機，而是雙發的陸基轟炸機，所以日軍一直認爲美軍艦隊應該在19日進行空襲，那個時候在臺灣海域的第一航空艦隊的5艘航母就可以趕到日本海域對美軍艦隊進行圍殲，再加上日本的陸基飛機和停留在日本本土的兩艘航母，很有把握能全殲美軍艦隊。不過日本人這次預料錯了，美國人用的陸基轟炸機，將在18日抵達東京。
昨天的天氣十分惡劣，“大黃蜂”號航空母艦在波濤洶涌的海上顛簸着。8點10分杜立特的B-25機羣順利起飛後並沒有集結成編隊，而是分散往日本方向航行而去。接下來就是他們表演的時候到了。
爲了不被日軍雷達發現及節省油料，所有的B-25都採用巡航速度貼海面低空飛行。海上低空飛行，駕駛員必須高度集中精力操縱飛機，稍有不慎就會鑽進海里，機毀人亡；由於環境單調、在狹小的機艙裡工作枯燥，飛行員容易疲勞。三個小時過去了，透過一層淡淡的薄霧，海岸已經依稀可見。
轟炸機編隊降低高度向一個港灣飛去，港灣裡停泊着各式各樣的漁船，船上的人們在忙碌着，轟炸機隊擦着漁船桅杆呼嘯而過，漁船上的男男女女一齊向美軍飛機揮手歡呼。原來美國陸軍航空隊飛機上的老式機徽，藍邊五角星中間一個大紅球42年8月18日後，美國陸軍爲了避免誤擊，決定去掉五角星中間的大紅球），猛地一看，與日本飛機的“太陽旗”機徽非常相似，日本人誤認爲是自己的飛機。
轟炸機隊飛過港灣，前面出現一片碧綠色的田野，當轟炸機隊從在田野裡勞作的農夫頭頂上飛過時，他們也不斷向空中揮手致意。轟炸機隊飛經一棟大型平房時，從房子中跑出來很多日本兒童，孩子們仰望空中頻頻向美軍飛機招手。隨後，轟炸機隊進入峽谷，在河谷中穿行。不久，轟炸機隊飛出了河谷。突然，一批日本航空隊的“零”式戰鬥機從轟炸機隊上方掠過，緊接着，又一批日本“零”式戰鬥機以高出轟炸機隊450米的高度迎面飛來。真危險日本“零”式戰鬥機從B-25B轟炸機駕駛艙風擋前上方一掠而過。杜利特爾的轟炸機隊超低空飛行，竟沒有被對面飛來的日本“零”式戰鬥機發現，真夠幸運。
轟炸機隊又飛行20多分鐘後，這次作戰行動的目標——東京已經在望了。飛行員們萬分激動，對照頭腦中的“航圖”（爲了防止飛機被擊落攻擊日本的資料落入日軍之手，不準攜帶航圖）仔細的搜索各自要攻擊的目標。首先，在東京灣發現停泊在港灣的1艘日本航空母艦，眼看着這個龐然大物，只好忍痛放棄了。轟炸機隊的飛行員看到在與東京一河之隔的橫濱升起的攔阻氣球。幸好是白天，要是夜間就麻煩了。5分鐘後，轟炸機隊到了日本帝國的心臟、日本軍隊的大本營——東京。
4月18日上午，東京舉行防空演習，當地時間12點30分，正好是下班時間，轟炸東京開始了。當美國轟炸機飛臨東京上空時，許多市民還以爲是防空演習的尾聲，並不在意。杜利特爾飛經一運動場時，看到場內正在進行棒球比賽。運動員和觀衆見到美國飛機，頓時亂作一團，爭先恐後，奪路而逃。
B-25轟炸機拉昇到450米準備低空投彈，駕駛艙裡的紅色投彈指示燈在不斷閃爍枚227千克重的炸彈、燃燒彈，從炸彈艙裡飛出去。軍事設施和工業目標被炸彈命中，有的起火，有的爆炸，濃煙滾滾。喊叫聲、房屋倒塌聲、警報聲、飛機的轟鳴聲交織在一起，更增添了戰爭的氣氛，街上的日本人開始四處逃散。1枚227千克燃燒彈命中一座鋼鐵廠。這座工廠四周的圍牆好像吹散了，建築物隨着氣浪衝向空中，然後落下來，碎沫融合在一團黑色和紅色的雲團裡，鋼鐵廠差不多已被夷爲平地
1架B-25轟炸機在東京以南的海軍造船廠投下了炸彈，造船廠許多地方在冒着濃煙。另1架B-25轟炸機投彈命中即將完工的1艘新型巡洋艦，在船塢里正在翻修的“大鯨”號潛艇母艦也被炸傷。在東京上空，每1架B-25B轟炸機從鎖定目標開始投彈，到4枚炸彈從炸彈艙裡飛出去投彈完畢，總共只用了30秒鐘。
16架轟炸機中有10架轟炸了東京，3架轟炸了橫濱，其餘3架分別轟炸了名古屋、大阪和神戶。
當前面的轟炸機進行完轟炸任務準備退出戰鬥時，日軍防空高炮開始對空射擊，日軍戰鬥機也在空中搜尋美軍飛機。由於日軍倉促應戰，加之杜立特的轟炸機編隊擦着樹梢超低空飛行。因此日軍高炮難以瞄準，只能亂射一通，戰鬥機也未找到目標。這時，美軍轟炸機隊已經脫離戰場，安全地向中國方向飛去。