La seconde vague d'assaut japonaise —54 bombardiers, 80 bombardiers en piqué et 36 chasseurs —, sous le commandement du capitaine de corvette Shimazaki du porte-avions Zuikaku, avait décollé une heure après la première. Elle rencontra une défense plus organisée et, par conséquent, fut beaucoup moins efficiente. Entre les deux raids, les magasins des batteries avaient été réapprovisionnés. Les servants de la D.C.A. avaient été renforcés : plusieurs bombardiers en piqué furent abattus. Malgré tout, ils parvinrent à toucher le Pennsylvania, à détruire deux destroyers en cale sèche, à en faire sauter un autre dans un dock flottant et à forcer le Nevada (qui cherchait l'entrée du port à travers l'épais nuage de fumée dégagé par les navires en flammes) à s'échouer. Quant aux bombardiers en altitude, ils opéraient en toute sécurité et infligèrent de nouveaux dégâts aux bâtiments déjà atteints.
Soudain, à 10 heures, tout cessa. Le grondement des avions s'éloigna, laissant derrière lui un étrange silence troublé seulement par le crépitement des bateaux qui brûlaient, le chuintement des lances d'incendie et les cris des hommes combattant le feu. La marine japonaise venait de réussir à mettre hors de combat toute la flotte américaine du Pacifique au prix, seulement, de 9 « Zero », 15 bombardiers en piqué et 5 torpilleurs sur 384 avions engagés