1941年12月7日清晨日本海军出动航母舰载机和微型潜艇偷袭了美国海军太平洋舰队在夏威夷的基地珍珠港以及美国陆军和海军在瓦胡岛上的飞机场。这一事件造成2400名美国人丧生、1250人受伤。四艘战列舰、两艘驱逐舰、188架飞机被日军炸毁，此外珍珠港事件还造成了大量建筑损伤。

当天下午1：47，时任美国总统收到了珍珠港遇袭的消息。当晚8点半罗斯福在白宫二楼召开了内阁会议。

1941年12月8日中午12：30，美国国会召开参众两院联席会议。身披蓝色海军斗篷的罗斯福在儿子詹姆斯上尉搀扶下缓步走进国会大厅。在罗斯福不到10分钟的演说过程中议员们频频报以热烈的掌声。最终参议院以82票对0票、众议院以388票对1票分别通过了罗斯福对日宣战的要求。这一天美国正式介入第二次世界大战。

既然日本以偷袭的方式炸了美国一次，那么美国方面觉得有必要用轰炸日本的方式作为回应。1941年12月21日罗斯福在参谋长联席会议上说：“日本必须尽快被轰炸。这可以提振美国公众的士气！”1942年1月美国海军总司令欧内斯特・约瑟夫・金和美国太平洋舰队总司令尼米兹将军制定了一个详细的对日轰炸的计划。为打击日本的嚣张气焰，决定将轰炸地点选在日本的政治经济中心东京。在此之前还没有任何军队在日本本土上发动过真正的攻击，当年徐焕升的团队虽然抵达日本，但是投掷的都是宣传单，虽然对日本的民心造成很大震撼，但并未对日本本土造成实质性打击。

这次行动只是战略轰炸，而不是出动地面部队攻占日本本土。可即使如此，美国也是首次对日本本土发动军事打击。这更多是对日本人的一种警示，因此具有重大的政治意义。1942年4月18日，美国经过精心准备后对日本本土实施了第一次轰炸：16架B-25轰炸机扔下了14.5吨炸弹炸毁了十几个目标、炸死了大约50个日本人。

从1942年1月制订计划到1942年4月付诸行动这中间几个月美国到底在准备什么呢？首先美国需要考虑从什么地方起飞轰炸日本的问题。

以当时飞机的性能，无法从美国本土跨越浩瀚的太平洋轰炸日本，那么就只能从航母或美国在太平洋的基地出发执行轰炸任务。可美军在太平洋最大的基地珍珠港刚被炸过。这时珍珠港基地尚在重建之中。在排除珍珠港的前提下美军还可以从关岛、塞班岛等地出发轰炸日本或直接把大黄蜂号航母开到距离日本相对较近的海域执行轰炸任务。

问题是日本在太平洋战争初期一度占据上风。开战后日本在短时间内就席卷了香港、马来亚、新加坡、菲律宾、缅甸、印尼、关岛等地。战争初期美军在太平洋的基地大多落入日军之手。在当时日本掌控西太平洋制海权的情况下，美军航母最远只能到达距离日本本土4000多公里的地方，而当时美国最先进的B-25轰炸机只有2000公里左右的航程。

换句话说，以美军飞机当时的性能而言根本就飞不到日本。那就需要通过改装增加飞机的航程。美国为了增加B-25的航程把主油箱容量从2400升增加为4300升，同时增加了一个600升的副油箱。此外美国人还拆除了B-25下方机炮以及不必要的无线电设备从而尽可能减轻重量。没战斗机护航的B-25容易遭到来自上方日本战机的攻击，因此美国人又在机身上方安装了防护钢板。

经过改装之后的B-25能飞到日本执行轰炸任务了，但在轰炸完日本以后却没足够的燃料返回出发地。如果不能解决这个问题就意味着执行对日轰炸任务就是一项有去无回的任务。美国方面找到苏联表示希望自己的飞机轰炸日本后可以在苏联的海参崴港降落。当时苏联正集中精力在欧洲战场迎战纳粹德国，所以想在亚洲尽量避免与日本发生军事冲突。1941年4月13日苏联和日本签订了《苏日中立条约》。因此苏联方面对美国的诉求始终拖着不答复。

美国人见苏联方面不答复就找到了蒋介石。蒋介石很爽快地就同意让执行对日轰炸任务的美国飞机在中国领土降落。1942年4月18日，美国飞行员杜立特中校和他的战友驾驶16架B-25轰炸机从大黄蜂号航母甲板上起飞执行轰炸东京的任务。这些飞机完成轰炸任务后将飞往中国东南由中国军队控制的机场，然后在机场加满油再飞往重庆。

俗话说“计划没有变化快”——当杜立特带领他的战友执行对日轰炸任务时发生了意外：他们的行踪被一艘日本巡逻艇发现。杜立特为达成战役突然性当机立断决定比原计划提前10个小时行动。B-25本来就因为油量有限需要在执行任务后就近在中国领土降落。提前起飞导致执行轰炸任务的16架飞机中有一架在半路就耗尽了燃油。虽说之前苏联方面一直没松口答应美军飞机在海参崴降落的诉求，但这架美军飞机在燃油即将耗尽的情况下不管三七二十一直接迫降在了海参崴。另外15架飞机在顺利完成轰炸任务后按计划飞往中国。

可当他们抵达中国上空时遭遇了浓雾。由于飞行员根本找不到机场，所以只好就近紧急迫降。当时中国有相当一部分领土沦陷于日本帝国主义的铁蹄之下。中国军队控制区和日占区在很多地方呈犬牙交错的状态。15架飞机上的75名飞行员中有两人在迫降过程遇难身亡。有7人降落在了日占区：其中一人被日军杀害，另外六人被日军俘虏。有4人降落在了新四军控制区，后来抗日根据地军民设法把他们送往位于大后方的重庆。其余62名飞行员降落在国民党统治区，经中国军民救助成功返回美国。被日军俘虏的六名美军飞行员中有3人于1942年10月15日被处死，另外三人在1945年日本战败投降后被解救。降落在苏联海参崴的那批美军飞行员被苏联解除武装拘押起来。

苏联这么做主要是不想在对德作战时得罪日本，但苏联其实很清楚日本和德国这两个法西斯国家是一丘之貉，所以苏联并没为难这些轰炸日本的美军飞行员。苏联在名义上拘押这些美军飞行员主要就是做给日本看的，但美军飞行员被拘押在苏联期间各方面待遇其实还是不错的。后来苏联把这些美军飞行员转移到距离伊朗边境20英里的阿什哈巴德。这些美军飞行员在苏联方面有意识的放任下“越狱”逃到伊朗境内通过英国驻伊朗大使馆的帮助返回美国。这次杜立特空袭美军75名飞行员中有6人牺牲：迫降过程中牺牲两人、被日军杀害四人。

1942年9月21日美军的B-29轰炸机实现首飞。这种飞机时速能达到500公里以上、飞行高度达到1万米以上、一次加油能飞行6400公里、作战半径达到2400公里、一次可以携带9吨炸弹。

1944年6月，47架B-29从成都起飞轰炸日本九州八幡钢铁厂。这次攻击并没造成太大的破坏，但47架飞机全部顺利完成轰炸任务安全返航。1944年6月20日美国夺取了马里亚纳群岛的空军基地后日本所谓的“绝对国防圈”已然动摇。从此美军既可以从位于中国大后方的成都出发轰炸日本，也可以从太平洋上的马里亚纳、关岛等地出发轰炸日本本土。从此美国开始对日本进行更频繁的轰炸。这样的战略轰炸一直持续到战争结束。

在美军持续的战略轰炸过程中，日本主要城市除京都、奈良等外均被摧毁。仅在1945年3月9日至10日对东京的轰炸就造成8万多人死伤、10万人重伤、近17万栋建筑物毁。由于这时穷途末路的日本已基本失去了防空能力，所以美军在对日战略轰炸中的损失并不太大。从1944年6月美军再次恢复对日大规模战略轰炸以来直到战争结束为止先后有9架飞机被日军击落。这造成了美军百余名飞行员死亡。