八时五十四分，第二波攻击机群抵达珍珠港上空，开始了新一轮的轰炸和扫射。
五十余架水平轰炸机、七十余架俯冲轰炸机和三十余架零式战斗机对港内残存的目标和岸上设施进行了补充攻击。
内华达号战列舰试图起航冲出港口，舰桥上有人举着信号旗在拼命挥动，命令轮机舱全力加速，但在港外被多枚炸弹击中，被迫搁浅在滩头上。机场上的飞机已经被摧毁了大半，剩余的几架试图起飞迎敌，但还没有拉起机头就被扫射的零式战斗机打成了筛子。
一架美军战斗机的飞行员在座舱里已经坐好了，发动机还在预热，一梭子子弹从侧面射过来，打穿了座舱玻璃，飞行员歪倒在操纵杆上，飞机在跑道上滑出去十几米才停住。
地勤人员趴在机翼下面躲子弹，有人爬起来去拉受伤的飞行员，没跑几步就被另一串子弹扫倒了。
九时四十五分，第二波攻击结束。整个偷袭行动持续了不到两个小时。
日军以极小的代价取得了巨大的战果。日军损失了不到三十架飞机和五艘微型潜艇，阵亡人数在百人以下，这一波可谓是血赚了。