九時四十五分，第二波的飛機開始返航。淵田駕機繞珍珠港低空盤旋一週拍攝了被炸後的情景，才最後一個返航。

十時，由哈爾西中將率領的以“企業”號航空母艦為核心的特混艦隊，完成向威克島運送增援戰鬥機的任務正在返回珍珠港的途中。接到太平洋艦隊司令金梅爾上將的命令，向南追擊日軍艦隊。這一命令是根據一連串錯誤的報告和無線電定位下達的，幸虧是錯誤的方向。不然，哈爾西的這支小艦隊要是真的同日軍艦隊交手的話，肯定會被日軍消滅，那麼就不可能有日後在太平洋上立下赫赫戰功的哈爾西和“企業”號航空母艦。徒勞無功的哈爾西率領艦隊於12月9日下午才返回珍珠港。

十一時。醫院血庫的血漿存量銳減。福雷斯特。平克頓醫生立即廣播呼籲獻血。半小時內已有五百人聚集在醫院門外等候獻血，醫護人員分十二個地點驗血、抽血，但仍感人手不足，有的人竟然足足排了七個小時才獻上血。

12月12日，返航途中的突擊編隊接到山本的命令，派出若干兵力支援威克島登陸作戰。根據這一命令南雲抽調航母、巡洋艦和驅逐艦各2艘，前去支援威克島登陸作戰，自己率主力繼續返航。

後來接替金梅爾繼任美國太平洋艦隊司令的尼米茲上將認為南雲把突擊時間限定為一天。突擊目標又限定在有限範圍裡，沒有最大限度利用這一來之不易的絕好機會。山本五十六評價南雲是個庸材。說他在指揮時就象小賊入室行竊，開始時志在必得，膽大包天，稍一得手便心虛膽怯急於溜走。由於日軍沒有進行第三次攻擊，而前兩次攻擊中日軍又只重視對軍事目標的打擊，根本沒有攻擊珍珠港各種修造船設施齊全的造船廠和儲存有4萬加侖燃油的油庫。日後美軍正是利用造船廠的裝置迅速打撈修復受創的軍艦，正是利用油庫的燃油使得航母頻頻出擊，在短時間裡恢復了太平洋艦隊的戰鬥力。設想一下，日軍即使只炸燬了油庫，也足以讓完整無損的太平洋艦隊在六個月裡無法出動。這是日軍在這次偷襲中最大的失誤！

當日軍飛機開始轟炸後，潛入珍珠港的日軍伊—16號袖珍潛艇由橫山正治中尉和上田定二軍士長駕駛也趁火打劫，發射兩枚魚雷均未擊中目標，並於晚二十二時許向母艇發出攻擊成功的電報，後被美軍擊沉。伊—24號袖珍潛艇在港口入口處被美艦發現，遭到攻擊後帶傷逃脫，由於傷勢較重操縱失控，致使兩次觸礁，加上畜電池電力耗盡，無法發射魚雷，兩名艇員只好棄艇。其他的兩艘袖珍潛艇都先後在珍珠港的入口處被美軍擊沉。這支特別攻擊隊的十名艇員中只有伊—24號艇的艇長酒卷和男少尉僥倖生還，成為太平洋戰爭中第一個被美軍俘虜的日軍。

日軍部署在珍珠港周圍共有20艘潛艇，一來用於偵察監視，二來準備伏擊在空襲時企圖出港躲避或是追擊日軍艦隊的美艦，由於在空襲時並無美艦出港，所以未有戰果。倒是“伊—70”號潛艇在12月9日下午跟蹤返航的美軍“企業”號航空母艦編隊時被美軍飛機發現後擊沉，艇上68名官兵無一倖存。其餘潛艇在攻擊結束後陸續撤離珍珠港。

整個空襲行動持續約兩小時，真正的攻擊時間約一小時三十分。日軍共消耗魚雷40條，各種炸彈556枚，總計約144噸。戰鬥中損失飛機29架，由於日軍飛行員都抱著必死的決心，全都不帶降落傘，所以機上55名飛行員全部陣亡。加上起飛時有1架飛機因故障墜毀，返航時有2架飛機因迷航而墜毀，總共損失飛機32架。還損失1艘大型潛艇和5艘袖珍潛艇，陣亡艇員77人，被俘1人。總計人員損失133人。

美軍有四艘戰列艦“亞利桑那”號、“加利福尼亞”號、“西弗吉尼亞”號和“俄克拉荷馬”號以及一艘佈雷艦“奧格拉拉”號、一艘靶艦“猶他”號沉沒。一艘戰列艦，三