方已拼掉对手近300架飞机，日军还剩余400-500架飞机的情况后，哈尔西又脸色凝重地点点头：这样出击勉强还有点说服力！
因为是参联会的正式命令，再加已知道珍珠港燃油库爆炸、全城一片火海的情况，麦凯恩也被激怒了，他对哈尔西道：“威廉，我们应该去进攻，要为无辜的珍珠港人民报仇！”
9：57，哈尔西下令舰队航向从正北偏西改为西北方，向珍珠港以北800公里处扑去。
从10点开始，美军攻击群展开第二波反击，根据杜立特的请求，所有海航暂时划给陆航指挥，去其他几个航空基地集结——珍珠港的航空设施就别指望了。
现在支援舰队离夏威夷已越来越远，美军出击时间也开始变长，江草隆繁的第二攻击波在损失34架飞机后已在最后4艘正规航母上降落——在他们降落前，第一攻击波剩余的近50架战斗机已完成补充重新起飞，充实了直掩机群，使直掩队数量保持在120架左右还能释放部分弹药、燃油消耗过大的战斗机去几艘辅助航母上降落补充。
美军第二波反击终于打得有点章法，不再是四、五十架一群，而是集中到80架以上，但由于实力和编组问题，没法集结200架以上的大编队一起压过来，只分别集中两个编队约170架飞机进攻。日军拼死拦截，但这次美军反击造成了不小的损害：
山鹰号护航航母被2000磅炸弹命中沉没，在第一轮中受伤的镰仓丸再次被命中而弃舰，不久沉没；护卫航母沉没了1艘，携带的6000多吨燃油没怎么用就全部报销，看得松田千秋嘴角一阵抽搐却毫无办法；飞机运输舰沉没了一艘，好在上面没有飞机，松田千秋也只能随他去了——好歹还吸引了火力。
重巡洋舰伊吹中创；
轻巡洋舰川内号沉没；
驱逐舰海风号、春雨号（均属白露级）、朝潮、大潮（均属朝潮级）沉没或重创后弃舰；日军另外还损失了38架战斗机，不过23名飞行员在S艇和驱逐舰拼死护卫下被