刹那间，12时15分，东京上空突然出现了美国大型轰炸机，第一颗500磅的炸弹已经投下来。此轰炸机全长近17米，翼展20多米，总重量13吨、时速500多千米，续航能力2000多千米，能载两吨炸弹。
轰炸是在中午工作人员下班的时候进行的。500磅的炸弹一枚接一枚呼啸着直坠而下，按既定计划击中了主要目标。钢铁厂内顿时黑烟滚滚，东京南面的海军造船厂内，船坞中的潜水舰“大鲸号”被炸毁，一艘还未建好的巡洋舰被炸毁。
日本的截击机和高射炮火力使美机受到很大威胁，但由于美机几乎是擦着树梢低空飞行，高射炮很难瞄准。日本第17飞行团的飞机仓皇起飞迎击，却一架美机也未击中。美机在下午3时后，已经平安离开了。
名古屋也和东京一样，飞机制造厂、坦克制造厂、船坞、钢铁厂、炼油厂、武器制造厂、军需仓库都遭到轰炸。四日市、神户和歌山等地，美机也都按计划投下炸弹和燃烧弹。全部飞机在下午3时半飞离日本上空。
