自从珍珠港事件以来，罗斯福总统一直敦促他的军事参谋部寻找办法轰炸东京，以此对这场偷袭作一次小小的报复。但是，这么远的距离，要轰炸谈何容易！若从中国派飞机，虽然不愁没有志愿飞行员，可是飞去就回不来，对飞行员来说无异于自杀。直至1942年1月中旬，金海军上将的参谋部方才想出一个方案：从一艘航空母舰上出动陆基轰炸机去轰炸，航空母舰可以把它们载到离日本海岸足够近的海面，完成轰炸任务后，可以继续飞到中国大陆。这个想法使陆军航空队产生了兴趣。于是，到了3月初，24组机组人员集中在佛罗里达州埃格林机场，练习在500英尺长的跑道上驾驶经过改装的B—25双引擎轰炸机起飞。这个训练任务交给了陆军航空队第一流的飞行员、当年的飞行速度世界纪录保持者詹姆斯·杜立德中校。
1942年4月2日，新服役的“大黄蜂”号航空母舰载着杜立德的机组人员，从旧金山起航。16架B—25轰炸机，改装后增设了油箱和假机尾机关枪，小心谨慎地滑落在飞行甲板上。为了不被敌人发现，“大黄蜂”号穿过北太平洋风暴区，将在阿留申群岛和中途岛之间的一个指定地点同哈尔西海军中将的“企业”号汇合。这个被命名为“迈克特遣舰队”在阴沉的海面上向着九州海岸以西约600英里的起飞点破浪行进。
日本大本营对美国出动这两支舰队一无所知，各机组人员自信这次任务能秘密完成。但是，三天后这种信心有些动摇了，因为他们听到了东京电台的这样一则宣传广播：“英国路透社报道说，美军三架轰炸机轰炸了东京。这种消息可笑之至。他们明知敌机要飞到离东京500英里以内是绝对不可能的。日本国民对这种愚蠢的宣传毫不在意，正沐浴在和煦的阳光和樱花的芬芳中享受春光。”
4月16日，飞行员到飞行甲板上报到，参加了一次特别的仪式。马克·米切尔上校把日本过去授给美国人的五枚日本勋章交给了社立德。拿到勋章的飞行员要求把它们系在炸弹上还给日本。把这些勋章在一颗炸弹上系好以后，飞行员们用粉笔写了一些讽刺话：“我不是要火烧世界。我只火烧东京！”
“请尝尝轰炸的味道吧！”这是最后一次传令会。杜立德将第一个起飞，预定在中午时飞到东京。“你们在以后20分钟或半个小时后起飞，把我炸起的火焰当做指示灯。”
最后还有一个先前谁也没有提出过的问题：如果在日本迫降该怎么办？这就由飞行员自己去决定了。杜立德不想当俘虏。“我先让机组人员跳伞，然后全神俯冲，哪个目标最上算就朝哪个目标冲去。我今年46岁了，已经活得心满意足了。”
4月17日下午，“迈克特遣舰队”离起飞点只有24小时的水程，仍未被敌人发现。“大黄蜂”号上的甲板人员对B—25轰炸机作了最后检查，他们用起货机装上炸弹。当晚雷达发现了日本海上警戒线最外层的哨艇。舰队改变了航向，但是第二天上午7时半之后不久，一艘敌船发现了特遣舰队，它发出的无线电警报被舰队收到了。几分钟之后，前卫巡洋舰用炮火击沉了这艘小型勤务艇。社立德和哈尔西决定立即进攻，即使多飞100英里可能使轰炸机不能剩下足够的油以返回中国大陆也在所不惜。他们是在进行重大的冒险：虽然日本防线即将处于警戒状态，但日本人不会料到当天就有袭击，因为特遣舰队离日本几乎还有700英里。
“让杜立德中校和勇敢的中队起飞吧。一路平安，上帝保佑你们！”哈尔西将军向“大黄蜂”号发出信号，这艘航空母舰在上午8时之前不久调头迎风。电警笛拉响了，杖立德中校紧紧握了一下米切纳海军上校的手，然后对他的机组喊道：“好，伙计们，就这么着，一起出发吧！”
杜立德的轰炸机准备起飞，无论是他还是他的飞行员同伙，都是第一次尝试从猛烈摇晃的航空母舰飞行甲板上作微妙的起飞。“那天上午，风在怒吼，海在咆哮，蔚蓝的海水在航空母舰两侧迸裂出一簇簇浪花。”哈尔西海军中将在回忆那个危急关头时说。“吉米率领他的机组起飞了。7时25分，当他的飞机在‘大黄蜂，号的甲板上嗡嗡起飞的时候，特遣舰队的甲板人员没有一个不在帮他飞到空中去。”
电影名导演约翰·福特中校和他的摄影组正在拍摄，这时机动牵引车开始把飞机牵到起动位置。第一架飞机——杜立德的飞机——面前的跑道只有467英尺。每架飞机上都额外加了10罐5加仑（1加仑=3.78541立方分米）装的汽油，主油箱加得满满的。
杜立德开足气阀发动了引擎，轰呜声之大，使有些飞行员直担心他把引擎烧坏。机轮挡板移开了，飞机向前冲去，左轮沿着飞行甲板左舷侧的白线跑着。这架B—25轰炸机，左翼伸在母舰的左舷外，摇摇摆摆地迎着强风朝前驶去，襟翼张开着。
别的飞行员紧张地看着，不知这股强风的力量能不能帮助杜立德及时升空。如果杜立德都飞不了的话，他们肯定也不行。B—25开始加速了，在有些飞行员看来，杜立德的加速似乎慢得令人心急火燎。但是，就在母舰舰首被浪头抬起来的那一刹那，飞机猛地升空了，轮下只剩下几码（1码=0.9144米）跑道。此时是早晨7时20分。
杜立德的飞机转过弯来从低空飞过“大黄蜂”号，直接朝东京方向飞去。舰上的人群不由自主地发出一阵阵欢呼。其余的轰炸机也一架一架沉重地上了甲板，每一架升上天空时看着它们起飞的人都出了“一身冷汗”。一切顺利。可是当最后一架飞机被拖到起飞线时，一个甲板水兵突然失足，飞机往前冲时的气浪把他吹得像败草似的乱转，以致左手被左螺旋桨绞断，幸好人被摔到了旁边。飞行员感到震动，回头一瞧，只见一位水兵躺在甲板上。机身摇晃了，他急忙扳动操纵杆收缩襟翼。飞机挣扎着滑出了跑道，只见它往水面跌了下去。舰上的人都以为飞机会掉入大海，可是接着又看到它贴着海浪在飞，众人这才松了口气。飞机隆隆地升高了，转过弯来向其他飞机追去。时间是午前8时20分。
特遣舰队转向东驶，杜立德率领他的B—25米切式轰炸机向西飞去，执行后来人们形容的“轰炸和燃烧日本工业心脏”的使命。经过介绍，每一个飞行员都知道了各自所要轰炸的军事目标。杜立德对他的同伴说，万一他的飞机被打坏了，他就“寻找一个飞机坠毁能造成最大破坏的目标，开足马力猛栽下去”。
东京大本营虽然知道空袭要来了，但是按巡逻艇“日东丸”报告的方位来判断，敌机再过上一天才能到达。所有能出动的飞机都奉命进入戒备状态，计战斗机90架，轰炸机116架。近藤信竹中将奉令立即从横须贺海军基地出发，率重巡洋舰6艘、驱逐舰10艘去截击美舰。午前9时45分，一架巡逻机报告说，在离本土约600英里的上空发现一架向西飞行的双引擎轰炸机。但是，谁也不相信这个报告；美国的母舰上没有双引擎轰炸机。空袭最早也得到次日上午才会来临，因为那时敌母舰才能开到离海岸300海里以内。日本举国上下正沉浸在“胜利的狂欢中”，几乎没有人相信，美国飞机能到东京上空进行轰炸。
说来也凑巧，就在最后几架轰炸机飞离“大黄蜂”号的时候，东京开始防空演习。这次演习气氛松懈，连警报也没拉。市民们不理会警防团要他们躲进防空洞的通知，竟有人骂他们是“庸人自扰”。到了中午，演习结束。
大部分警报气球已收了下来，三架战斗机在东京上空懒洋洋地盘旋。那天是星期六，天气既晴朗又暖和，警报一解除，街上很快又熙熙攘攘，挤满了买东西和出来游玩的人群。几分钟后，杜立德飞到日本沿海，比预定航线往北偏了80英里。他折向左方。在飞机后部的领航员卡尔·怀尔德纳开始观察有无迎击的战斗机，但是只发现了几架在上下翻腾的教练机。当飞机掠过乡村田野时，他发现人们对这架飞机谁也没有在意，照样干着自己的事。在经过一个兵营时飞得很低，可以看见那里的一群军官，身边的军刀在阳光下闪闪发光。
那天中午，恰好日本***头子东条正乘着一架飞机去视察水户航空学校回来，准备切过美机飞来的航线在附近一个机场降落，这时从右方来了一架双引擎飞机，东条的秘书西浦大佐觉得这架飞机“样子挺怪”。飞机飞近了，连飞行员的脸都可以看见了，他猛然醒悟，大喊：“美国飞机！美国飞机！”东条大惊失色，不觉出了一身冷汗。
中午12时30分整，杜立德到达了目标上空。在进行低飞轰炸时，弗里德·布里梅用瞄准器投下了第一颗炸弹。随后，飞机一架接着一架飞过市空，把炸弹扔了下去，没有遇到战斗机或高射炮火的有效抵抗。除了着弹区及其附近的人们之外，东京的市民都以为美机这场空袭不过是逼真的防空演习的高潮。学校操场上的孩子和闹市街上的市民还向头顶的飞机招手。他们错把美机上红、白、蓝三色的圆型标志，当成了旭日标志。没有一架飞机被击落。
轰炸机飞过皇宫，没有投弹。机组人员曾经用纸牌抽签，看由谁去光顾日本天皇的住所，但是杜立德下了明确的命令，除了不炸医院和学校外，对皇宫也不要炸。
美国轰炸机“光顾”东京，使日本举国上下极为惊恐。战争狂人东条英机对海陆军未能加以防范大发脾气。他认为这是“皇军的耻辱”。山本大将对此又惊又愧，他把追击美舰的任务交给参谋长宇垣去指挥，自己关在房间里不肯出来。侍从长近江兵治郎从未见过他脸色如此苍白，精神如此颓丧。宇垣将军当晚在日记中写道：“我们必须查明敌机的型号和数量，从而改善未来对付敌人攻击的反措施。总之，今天胜利属于敌人。”
这次空袭摧毁了90座建筑物，就物质破坏而言，虽然价值不大，但对这个世世代代以为日本本土不会遭受攻击的民族，在心理上引起了难以言状的震动。日本报纸声称，这次空袭“彻底失败”，可是却把杜立德等人描绘成魔鬼模样，说他们：“鬼鬼祟祟地进行非人道的、嗜杀的狂轰滥炸”，残酷地对居民和非战斗人员进行扫射，表现出十足的“魔鬼行径”，实际上这是对日本侵略暴行的绝妙的讽刺。
这次空袭东京成功，使珍珠港事件以来感到颓丧的美军士气为之一振。这个行动好像在保证美国即将采取进攻姿态了。各个战场上的盟军，以及每个俘虏营里的俘虏们都感到了新的希望。美国各报都用大字标题报道了空袭消息。《洛杉矶时报》在标题上得意洋洋地宣布：“杜立德立奇功！”罗斯福惯于妙语惊人，这次他宣布说，美国的轰炸机是从“香格里拉”起飞的。为这次空袭感到兴高采烈的美国公众听了更加开怀。
美国飞机对东京的成功空袭，震动了日本朝野，东条一伙尤为恼羞成怒，从而更加强了山本五十六要进攻中途岛的论据。他决心要打垮美国舰队。1942年5月5日，东京大本营终于同意了山本的计划，命令联合舰队占领中途岛和阿留申群岛。在华盛顿，罗斯福针锋相对，命令太平洋舰队，机动灵活，以少胜多，发扬珊瑚海战勇猛顽强的作风，坚决消灭日本海军的有生力量。但是日本最终一败涂地。
日本在中途岛之战中损失大型航空母舰4艘、重巡洋舰1艘、飞机332架，兵员损失3500人。而美军仅仅损失航空母舰1艘，驱逐舰1艘、飞机147架、兵员307人。这次海战击沉了日本大型航空母舰的半数，损失了技术熟练的舰载机驾驶员的大半。日本海军舰队虽然在战列舰和巡洋舰方面仍占优势，但已难以远离岸基航空兵的掩护进行远洋作战了。
中途岛一战，日军丧失了在战争初期夺得的海空控制权，也丧失了战略主动权。此战之后，日本被迫停止了战略上的全面攻势，放弃了对斐济、萨摩亚、新喀里多尼亚等岛的进攻作战。东条英机听到中途岛失败的消息，犹如大火焚身，惊恐不已，但他竭力控制自己，轻声地对参谋次长田边盛武中将说：“切勿把这一消息泄露出去，要绝对保密。”日军大本营深恐这次失败引起军队慌乱，不仅对陆军严密封锁消息，甚至对海军人员也保密。从沉没舰上死里逃生的水兵被集中管理，不准外出，随舰记者也遭禁闭。东京电台还大肆吹嘘占领阿留申，击沉美舰2艘，击落美机120架的“赫赫战果”。
这些做法只是反映了日本帝国主义者的恐慌和虚弱本质。这次海战是美军在太平洋战争中第一次取得的决定性胜利，不仅沉重地打击了日本海军舰队，也扭转了太平洋盟军的不利态势，为美国进行反攻准备赢得了宝贵的时间，极大地鼓舞了盟国军民的士气。
1943年10月28日、11月1日，罗斯福连续两次致电蒋介石，邀请蒋到埃及出席“四巨头”会议。蒋介石当即回电，表示愿意参加这次会议。由于蒋介石政府一向对苏联不友好，斯大林反对将中国列为四大强国，加上又瞧不起蒋介石，不愿与蒋会面，故对罗斯福的倡议迟迟未予回答。
考虑到斯大林与蒋介石的矛盾，罗斯福决定将“四巨头”会议分两次开，即先在埃及开罗开中、美、英首脑会议，然后再在伊朗德黑兰开美、英、苏首脑会议。罗斯福的这一想法，得到中、英两国的赞同。
1943年11月9日，罗斯福再次致电蒋介石，告知他在两三天内即去北非，请蒋介石和英国首相丘吉尔与他在开罗会晤，希望蒋介石11月22日抵达开罗。蒋介石决定参加这次会议，并指定最高国防委员会参事室、秘书厅拟订会谈方案。在最高国防委员会秘书长王宠惠的主持下，参事室拟定的方案有以下几项：第一，旅顺、大连两地，一切公有财产及建设，一并无偿交还中国；第二，南满铁路与中东铁路无价交还中国；第三、台湾及澎湖列岛两处一切公有财产及建设，一并无价交还中国。蒋介石看了这个方案，觉得甚好，决定带到会上去。
11月18日上午8时，蒋介石夫妇及随员20余人，一批从重庆白市铎军事机场起飞；另一批则从昆明动身，分乘两架飞机，经印度、巴基斯坦飞往埃及。11月21日早上7时，蒋介石一行到达开罗。
由于当时中国飞机的落后，也是代表团随行人员之一的宋美龄亲自给罗斯福打电话，报告中国飞机的状况。已经先期到达开罗的罗斯福总统，下令让自己的总统座机“圣牛号”专程飞往中国来接蒋介石和宋美龄。这架美国总统的高级座机，有多间独立的卧室、卫生间。也就是从那时起，宋美龄希望她和蒋介石拥有一架可以与罗斯福总统座机相媲美的大型波音专机。战争尚未结束，罗斯福总统虽然应许了宋美龄的请求，但是直到他病逝，也没有兑现承诺。直到战争结束以后，杜鲁门总统才给予解决。以后就有了“美龄号”专机。