1941年7月，日本向南亚发动攻势，占领了印度支那。7月24日，罗斯福召见日本大使野村吉三郎海军上将，向日本发出严厉警告。当时在他身旁一边是在赫尔生病期间代理国务卿的韦尔斯，一边是海军作战部长斯塔克上将。罗斯福指出，如果日本从印度支那撤军，那个地区将实现中立，并可以保证日本人自由地购买该地区的大米和原料。罗斯福并不认为日本人会接受这项建议，但他认为这是为避免日本向南太平洋扩张再次作出的一种努力。
两天以后，由于没有得到东京的任何答复，罗斯福对日本的经济进行了致命的打击。他下达命令冻结日本在美国的财产共计约131亿美元，从而结束了两国之间的贸易——其中包括日本所需石油80%依赖进口的石油贸易。总统担心彻底实行禁运会促使日本入侵东印度群岛，所以并不想勒死日本，对不适合提炼航空汽油的低辛烷石油产品，以后仍将颁发出口许可证。在美国实行禁运之后，英国人和荷兰人也紧接着拒绝向日本出售石油。日本军国主义者认为，这一行动是西方国家包围日本帝国的最后一步。
10月23日东条英机召开军政要员联络会议，集中讨论了有关日本与美国谈判的问题和同美国开战的前景问题。为了缓和同美国的关系，东乡外相主张最好从中国部分撤兵，却遭到军方的强烈反对。会议争持不下，东条随即提出三种方案让大家裁决。一是即使蒙受巨大的困苦，也要避战；二是立即决定开战；三是在继续谈判的同时，作好必要时开战的准备。日本陆军总参谋部坚持认为，与美国谈判已进入死胡同。陆军总参谋长杉山主张应在12月初开战，不过仍要继续同美国谈判，玩弄外交骗局，以便给日本带来军事上的好处。东条英机为了协调各方面的关系，决定再作一次退步，把谈判期限定在12月1日。会议从上午9时一直开到午夜，最后双方都作了妥协才算了事。
限期初步商定之后，东乡外相负责说服美国人达成协议。他说，他己草拟了两个递交美国的方案。方案甲的措辞比较婉转些，佯称陆军同意在1946年前从中国撤出包括防御共产主义部队在内的全部驻军。方案乙是留作万一美国拒绝方案甲时准备提出的。它包括一项在最后达成协议之前，作为最后一着的暂定协议。它的目的是要打消赫尔对日本侵入印度支那的怀疑，并向他说明，日本将放弃武力征服东南亚的计划。与此同时，日本即将其在印度支那西部的驻军撤向北部，而美国则要售给日本100万吨航空汽油作为报答。
在以后长达几个小时的讨论中，陆军不但一直反对从印度支那撤军的建议，而且坚持要向美国政府提出解除对日本资产的冻结，停止“破坏中国事件的和平解决”。陆军副总参谋长家田说：“战争不可避免，假如现在不打，明年、后年也得打。打，现在正是时候：神圣的日本精神将照耀我们的事业。”他认为，日本向南挺进，可能有助于德、意法西斯击败苏联，并迫使中国投降。占领东南亚对美国资源也是个巨大的打击。“我们将建起一座铜墙铁壁，凭借它，我们能将亚洲的敌人一一击败，同时也能打败美国和英国！”
家田副总参谋长的紧急战争呼吁，意外地镇服了以外相为首的反对派。他们认为，如果坚持反对南进，会迫使东条解散整个内阁，而新内阁必然会更进一步军国主义化。其实以东乡等人为代表的所谓“稳健派”反对南进，而不是出于道义上的考虑，更不是反对日本帝国主义的侵略政策和战争政策，而是担心树敌太多会遭灭顶之灾。最后他们终于被迫同意了军方的意见。意见“统一”后，现在轮到东乡外相去执行几乎绝望的在限期前取得“和平”的任务了。他选派富有谈判经验的前驻德大使来栖三郎前去辅佐野村大使执行这一“艰巨”的任务。东乡认为：“外交方面几乎没有回旋余地了，成功的希望是渺茫的。”
在从石油禁运到珍珠港事件这几个月的时间里，双方开展了令人厌倦的活动，以便赢得时间。罗斯福本想进行最后的努力来阻止逐渐走向战争的那种不可抗拒的趋势。他建议同日本人和解，或者达成暂时的解决办法，目的是使远东局势恢复到1941年7月的状况。这样，美国将取消石油禁运，中国和日本将开始会谈。作为回报，日本将不再向印度支那或者向中国东北同苏联交界的边境一带派遣部队，并同意即使在美国同德国和意大利交战的情况下，也不执行三国轴心协定。实际上这只是罗斯福的一厢情愿罢了。
虽说罗斯福对日本仍存有某种程度的幻想，但日美谈判仍没有取得丝毫进展。相反，在和谈的掩护下，日本法西斯却加紧调兵遣将，蠢蠢欲动了。
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，还包括对马来亚、菲律宾、关岛、威克岛、中国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（夏威夷时间12月7日，星期日，凌晨8时），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6艘航空母舰、2艘配备有14英寸口径大炮的快速战列舰、2艘重型巡洋舰、1艘轻型巡洋舰、9艘驱逐舰、3艘油船和1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（现属俄罗斯）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3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。
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。
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。航行出人预料地顺利，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出来密令：“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。随时作好战斗准备。
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24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230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。
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183架飞机就全部飞离甲板，其中战斗机43架，水平轰炸机49架、鱼雷机40架，俯冲轰炸机51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8艘、重巡洋舰2艘、轻巡洋舰6艘、驱逐舰29艘、潜艇5艘、辅助舰船30艘。岸上机场停有飞机262架，其余的2艘航空母舰、8艘重巡洋艇和14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，日军发出突击信号，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，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，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！”
7时57分，日本鱼雷机从几个方向突入，在仅仅掠过水面12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168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。
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6分钟后才零星射击，33个高炮连，仅有4个连开火，且击落日机甚少。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100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，但奏效甚微。8时15分，美军未遭日机轰炸的哈罗瓦机场起飞了4架战斗机，此后陆续起飞25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18架俯冲轰炸机，和从美国本土飞来的12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2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。
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1个多小时里，日军共投掷鱼雷40枚，各型炸弹556枚，共计144吨。击沉、击伤美军各型舰船总计40余艘，其中击沉战列舰4艘、重巡洋舰2艘、轻巡洋舰2艘、驱逐舰2艘和油船1艘；重创战列舰3艘、巡洋舰2艘和驱逐舰2艘；击伤重巡洋舰1艘、轻巡洋舰4艘、驱逐舰1艘和辅助船5艘。击毁飞机265架。美军伤亡惨重，总计2403人阵亡，1778人受伤。日军只有29架飞机被击毁，70架被击伤，55名飞行员死亡，5艘袖珍潜艇被击毁，1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。
1941年12月7日上午，罗斯福穿着儿子的一件旧毛衣，翻阅着集邮册，期望这个星期天会平安无事。他刚在办公桌上吃完午饭，正同顾问霍普金斯聊天。下午1点47分，电话铃响了，电话员表示歉意，说海军部长诺克斯打来电话，坚决要求和总统通话。“总统先生，看样子日本人好像袭击了珍珠港！”诺克斯说。这天上午，海军部的电信部门，侦获了一份“令人难以置信”的电文，那是美国太平洋舰队总司令金梅尔向夏威夷的全部美国舰只发出的特急通知：“珍珠港遭到空袭——不是演习”。诺克斯收到这一信息，倒抽了一口气，自言自语地说：“这不可能是确实的，那准是菲律宾。”于是他急忙拿起电话筒，向总统报告了这一突如其来的消息。
“不会，不会！”当罗斯福把这一消息告诉霍普金斯时，这个洞察世界风云的政治顾问却认为日本不敢冒天下之大不韪来袭击夏威夷。罗斯福说：“这恰恰是日本人会采取的出乎意料的行动。就在他们谈论太平洋和平的时候，他们却密谋破坏和平。”他谈了一下自己为使美国不介入战争所作的努力，然后又怀着沉重的心情说：“如果这则消息属实，那就完全使我无法控制局势了，战争会越来越大；那么，日本人就要使他身不由己了。”
事情的发展正是这样。的确，当日本轰炸机飞临珍珠港上空时，美国海军官兵有的在穿衣服，有的还在睡懒觉。夏威夷航空兵参谋长詹姆斯·莫利森上校在听到第一批炸弹爆炸时，正在刮胡子。他连忙赶到办公室打电话给肖特将军的参谋长沃尔特·菲利普斯上校，告诉他日本人来袭击了。
“吉米！你昏了头吧？”菲利普斯说，“是不是喝多了？快醒醒！”莫利森把话筒举得高高的，让菲利普斯听听爆炸声。这下，菲利普斯相信了，其实是吓懵了。他大声说道：“我马上叫联络官同你联系。”就在这时，莫利森头顶上的天花板塌下来了。
