
De fait, un exercice d’alerte aérienne avait lieu à Tokyo, lorsque le vrombissement des B-25 se fit entendre à 300 mètres au-dessus. Ils ne rencontrèrent aucune opposition de l’aviation de chasse et ne furent l’objet que d’un faible tir de D.C.A. La surprise fut complète : des réservoirs à essence, des zones industrielles et des installations militaires furent bombardées à Tokyo, Kobé, Yokohama et Nagoya ; une bombe de l’avion du lieutenant McElroy toucha même le porte-avions Ryuho, en cale sèche à la base navale de Yokosuka. Doolittle put écrire dans son rapport : « Les dégâts dépassèrent de loin les prévisions les plus optimistes. »

Un seul bombardier « Mitchell » fut légèrement endommagé par le tir antiaérien. Tous les appareils s’échappèrent du ciel du Japon. Pourtant les équipages savaient maintenant qu’ils n’atteindraient jamais les terrains d’aviation chinois: ils étaient hors de leur portée. Un fort vent arrière les aida toutefois à traverser la mer de Chine orientale vers Sou-Tcheou. Ils volaient dans l’obscurité, la pluie et les nuages. Les équipages savaient qu’ils seraient finalement réduits à un atterrissage forcé final ou à un saut en parachute lorsque les réservoirs seraient vides. Des cinquante aviateurs qui se parachutèrent au-dessus de la Chine, un seul se tua ; les autres furent ramenés à bon port par les Chinois. Des avions qui firent un atterrissage forcé le long de la côte, les Chinois sauvèrent encore dix hommes, mais les Japonais en capturèrent huit ; ils en exécutèrent trois à l’issue d’un procès au cours duquel les prisonniers furent accusés d’avoir délibérément bombardé des civils. Les autres furent emprisonnés, l’un d’eux devait mourir en captivité.

En dehors des dégâts causés par les bombes, ce raid eut d’autres conséquences : donner un nouvel espoir aux Alliés et provoquer un choc psychologique chez les Japonais. Seize bombardiers américains environ furent perdus et la Chine se trouva amputée de la province de Tche-Kiang, dont les Japonais s’emparèrent rapidement pour priver leurs ennemis de l’usage des terrains d’aviation à l’avenir. Les Alliés tirèrent finalement un grand avantage de ce raid, car d’autres troupes japonaises furent envoyées en Chine, et quatre groupes de chasse devaient être maintenus au Japon en 1942-1943, alors que le commandement en avait le plus grand besoin sur d’autres théâtres d’opérations.