Р-40 с аэродрома Халейва приземлились на базе Уиллер, чтобы дозаправится и перевооружиться. 12 Р-36 стояли на летном поле, служа местной защитой, но 30 Р-40 были направлены, чтобы перехватить вторую атакующую волну. Они заметили 150 японских самолетов прямо перед собой в 08:40. Пользуясь внезапностью, «Томагавки» сбили два истребителя и полдюжины «Вэлов» и «Кэйтов». Пытаясь отвлечь врага, американцы, однако, совершили роковую ошибку, втянувшись в классический воздушный бой с верткими «Зеро». В результате двадцать «Томагавков» было сбито, остальные сумели уйти, исчерпав боеприпасы. Часть самолетов получили повреждения. Тридцать четыре оставшихся «Зеро» разбились на группы, чтобы атаковать Беллоус, Канеохе и Хикэм.
50 «Вэлов» оказались над Перл-Харбором в 08:55. Футида приказал сконцентрировать все силы на ЛК «Невада», который только что вошел в главный канал. Зенитные орудия корабля открыли огонь, но их было слишком мало, чтобы отбить атаку. Поскольку кораблю приходилось идти по каналу прямо и медленно, он все более и более страдал от повторяющихся попаданий бомб, которые пробивали палубы н взрывались внутри, вызывая пожары и разрушения. Через несколько минут после попадания первой бомбы линкор также получил две торпеды от одной из малых подводных лодок{22}, которая смогла проникнуть и гавань рано утром. Первая торпеда уничтожила руль и винты, вторая пробила огромную дыру в ее корпусе. Потеряв управление, линкор встал в самом узком конце пролива, где и взорвался через 15 минут в 09:10.
Когда линкор «Невада» был уничтожен, горизонтальные бомбардировщики и оставшиеся пикировщики обратили пристальное внимание на линкоры «Калифорния» и «Пенсильвания», а также на крейсеры, которые все еще стояли на якорях. «Калифорния» получила три торпеды от малых подводных лодок и затонула в гавани. Эсминец «Элвин» потопил одну такую лодку. Около 15 «Вэлов» и «Кэйтов» были сбиты зенитным огнем и пушками истребителей «Уайлдкэт» корпуса морской пехоты, действующих с аэродрома Эва.
Бомбардировщики снова атаковали Хикэм, уничтожив несколько ангаров и сровняв с землей мастерскую. Правда, полоса избежала повреждений, только несколько самолетов было подбито.
Младшие лейтенанты Тайлер и Велч направили самолеты Р-40 с Халейвы против более чем 20 «Вэлов», сопровождаемых истребителями «Зеро», атаковавших в 9:00 Беллоус. Они нарушили рисунок атаки и вогнали в землю полдюжины «Вэлов». Ранее испытав возможности истребителей, пилоты воздержались от ближнего боя, а вместо этого набрали высоту для новой атаки. Пять самолетов из этой группы действовало над базой гидросамолетов в Канаохе, они удивили японцев внезапной атакой, сбив несколько самолетов. В это время «Зеро» и «Вэлы» прервали атаку Беллоуса и переключились на другую мишень — аэродром Уиллер. Набрав высоту, японские истребители атаковали обороняющие свою базу Р-36, буквально разрезав на части эти устаревшие самолеты. Даже в этой ситуации Р-36 защитили аэродром от прицельного обстрела и ограничили ущерб от атаки пикировщиков, часть из которых сбросила бомбы на круговую область, под которой должны были размещаться подземные резервуары с бензином.
К 09:30 вторая атака была завершена, нападающие исчезли за горизонтом. Радар преследовал их, идущих на север, пока они не исчезли в 130 милях. По дороге домой истребители перехватили и сбили две патрульные летающие лодки 2-го патрульного крыла PBY, но не раньше, чем одна из них передала на базу информацию, оправдывающую полет за пределы зоны действия радаров.
Третья волнаАвианосцы Нагумо начали принимать самолеты первой волны в 10:00. В 10:30 адмирал встретился со своим штабом для обсуждения докладов об атаке первой волны и только что полученной от Футиды информации об успехе второй атаки, которая продолжалась час. Кэптэн Гэнда предложил Нагумо нанести запланированный третий удар. Мишенями послужат нефтехранилища, доки подводных лодок, штаб, мастерские, портовые краны и другие обслуживающие деятельность флота объекты. Нагумо неохотно согласился рискнуть своим флотом, задерживаясь вблизи неприятельской базы для еще одного удара. Гэнда заключил, что гибель «Энтерпрайза» оставила в распоряжении противника только один «Лексингтон», а в одиночку он бессилен. В то же время потопление «Невады» заблокировало выжившие крейсеры и подводные лодки в гавани, так что серьезной угрозы не было.
Поскольку Нагумо остался недовольным, Гэнда предложил отправить разведывательные самолеты на запад и юг, чтобы найти «Лексингтон», который, по его мнению, находился в направлении острова Мидуэй. Нагумо согласился, что сейчас пора использовать задействовать все наличные разведывательные самолеты, и приказал поднять их в воздух. Он отложил свое решение о третьей атаке до того, как Футида вернулся и сообщил ситуацию в Перл-Харборе.