78 пикирующих бомбардировщиков D3A1 полковника Эгусы получили приказ атаковать и потопить корабли, поврежденные в ходе первого налета. В первую очередь следовало атаковать линкоры. Пикировщики прошли над базой Хикем, двигаясь по дуге, оставляя в стороне базу Беллоуз и Гонолулу. Над самым аэродромом они разделились и атаковали выбранные цели. Первыми атаковали пикировщики из 1-й эскадрильи полковника Эгусы с «Сорю». Самолеты атаковали цели звеньями. Эгуса атаковал в 4:32 (9:02) крейсер «New Orleans». Во время налета пикировщики попали под плотный заградительный огонь. Все самолеты получили повреждения, а машина матроса 1-й статьи Кавазаки и энсина Такахаси была сбита.
Другое звено эскадрильи атаковало сухой док № 1. Сам док получил два попадания, а в эсминец «Dowries» попали три 250-кг бомбы. Солярка из пробитых баков эсминца загорелась, пожар охватил все вокруг. В 9:15 в док начала поступать вода. При этом из-под эсминца «Cassin» выпали упоры и эсминец опрокинулся на бок. По мере того, как вода поднималась, пожар отступал вверх, продолжая распространяться по площади.
Следом атаковала группа пикирующих бомбардировщиков 1-й эскадрильи с «Хирю». Командовал группой капитан Сюн Накагава. Группа из 9 самолетов атаковала в 4:37 (9:07) линкор «Nevada». Из пяти сброшенных бомб две поразили корабль, а три разорвались в опасной близости от борта. Первая бомба массой 250 кг пробила палубу в районе 15-го шпангоута. Взрывом бомбы разрушило сравнительно тонкие на баке палубы линкора. От взрыва загорелось топливо в баке, расположенном в районе 7-го шпангоута. Во внешней обшивке борта образовалась небольшая пробоина. Ударную силу волны во многом смягчили два соседних пустых топливных бака.
Другая бомба пробила борт и вышла наружу в районе второй палубы, после чего взорвалась на уровне воды. Взрывом разрушило сварной шов обшивки вдоль ватерлинии. В образовавшуюся щель устремилась вода, которая затопила множество помещений на носу.
Третья бомба рикошетировала и взорвалась на второй палубе в районе 28-го шпангоута. Взрыв не причинил больших повреждений, но вызвал пожар в башне ГК № 1. Огонь удалось потушить лишь через два дня. Частично распространение огня удалось сдержать, затопив правые помещения корпуса.
Затем атаковало 24-е звено пикирующих бомбардировщиков с «Хирю» под командованием капитана Накагавы. Их целью стал линкор «California». Взрывы бомб подожгли разлитую вокруг корабля солярку.
23-е звено фельдфебеля Йосюкавы с «Хирю» сбросило бомбы на линкор «Nevada». В 4:40 (9:10) бомбы попали в находящийся в плавающем доке YFD-2 эсминец «Shaw». Это были три 250-кг бомбы. Одна из них прошила боевой мостик и подожгла топливо, вытекающее из разбитых баков. Пожар распространялся и охватил погреб пятидюймовых снарядов. В 5:00 (9:30) снаряды взорвались, в результате весь нос эсминца оказался разрушен.
В 9:10 «Nevada» села правым бортом на мель в районе Хоспитал-Пойнт. Капитан Фрэнсис У. Скэнленд, бывший на берегу, прибыл на борт линкора и принял командование.
В 10:45 буксиры оттянули линкор в западную часть бухты. Носовая часть линкора и боевая рубка были сильно повреждены. Эсминец «Helm» в 4:45 (9:15) был атакован двумя пикирующими бомбардировщиками с «Хирю». Взрывы бомб разрушили обшивку на борту эсминца. В пробоину хлынула вода, затопившая носовую часть эсминца.
25-е и 26-е звено с «Хирю» атаковали в 4:50 (9:20) крейсер «Honolulu», стоявший у кнехта № 21. Бомбы, сброшенные пикировщиками, разорвались возле борта. Одна из них упала на берег и взорвалась в 5 метрах от корпуса в районе 40-го шпангоута.
Пикирующие бомбардировщики с «Акаги» обрушили удар на американские корабли, стоявшие у восточного берега острова Форд.
Капитан Чихая с первой эскадрильей в 4:35 (9:05) атаковал линкор «Maryland». Густые клубы черного дыма, шедшие с горящих линкоров «Arizona» и «West Virginia», заслонили цель.
Другая эскадрилья под командованием капитана Абэ в 4:38 (9:08) атаковали корабли у западного берега острова Форд. 25-е звено имело целью базу гидросамолетов «Curtiss». Во время атаки зенитная артиллерия базы сбила самолет сержанта Гото. Японский пилот направил горящую машину на корабль и врезался в подъемный кран правого борта. Два других бомбардировщика воздержались от атаки опасной цели, а нанесли удар по крейсеру «Raleigh». Первая бомба попала в корму крейсера в район 112-го шпангоута неподалеку от топливного бака. Другая бомба легла в 90 метрах от левого борта.
Одно звено атаковало корабли, стоящие в заливе Уэст-Лох. Целью самолетов стала плавучая мастерская АЕ-1 «Руго».
Первая эскадрилья с «Каги» под командованием капитана Макино атаковала сухой док № 1 и стоящие в нем корабли. В 4:32 (9:02) японцы начали бомбить линкор «Pennsylvania». Рвущиеся в районе входа в док бомбы обеспокоили капитана линкора капитана Чарльза Кука. Кук боялся, что вода хлынет потоком через разбитые ворота и начнет бросать корабли, в первую очередь легкие эсминцы. Линкор, который тоже стоял всего лишь на кильблоках мог также сместиться и смять стоящие перед ним эсминцы.