国防军舰载机对横须贺的首轮突袭，因为不同类型战机的航速差而分成了两个波次。
其中第一个波次，由12架NA-1929型战斗机和20架NB-1928型俯冲轰炸机组成，第二个波次则是12架NA-1929型掩护着16架NT-1926型鱼雷攻击机。
日军方面当空袭来临时，山本五十六麾下舰队中的大多数战舰，皆停泊于横须贺港内外。
这些日舰主要包括，航空母舰“榛名”号，二等巡洋舰“多摩”号和“木曾”号，以及八艘“峰风”型、两艘“江风”型和两艘“野风”型驱逐舰。
另有二等巡洋舰“球磨”号与八艘“枞”型驱逐舰，正在东京湾和相模湾等海域执行巡逻等任务。
对于日军来说，国防军此番空袭与以往远程轰炸机来袭的最大不同，就是有战斗机提供伴随护航，在保障了攻击和轰炸机的安全之余，也等同于攻击效率得到大幅提高。
而日军担任防空的战机，无论是海军的舰战还是陆军的驱逐机，在性能上都要比对方差上很多，之前在欺负没有掩护的轰炸机时倒还能逞逞威风，如今却是遇上了硬茬子。
与技术上的落后相比，日军基本由后补人员构成的飞行员队伍，则更让其战斗力大打折扣。
因此，尽管天空中的日机占有几倍于对手的数量优势，但装备技术和人员素质上的差距，却让他们难以有效的拦阻对手的攻击。
在战机翻飞的空战中，国防军战斗机利用娴熟的配合冲破了日机的封锁，在他们的掩护下，超过半数的己方攻击型战机都能成功占据理想战位，并且最终完成投弹。
由于横须贺的日舰在遭到空袭时多处于停泊或低速航行的状态，一旦被对手锁定便很难机动摆脱，因此这一次国防军战机的攻击效率极高。
其中主要目标“榛名”号在第一波轰炸中，就被三枚炸弹直接击中，随即炸得该舰火光一片。
等到第二波空袭到来时，已经丧失战斗力的“榛名”号又被命中了两枚鱼雷，彻底被宣判了“死刑”，很快翻沉在了港中，山本五十六随舰殒命。
巡洋舰“多摩”号和“木曾”号，是港中体型仅次于航母的军舰，当然也遭到了较多的攻击。