要任务，是对那些在第一波攻击中幸存或受损较轻的美军舰船进行“补刀”，并进一步摧毁机场设施、飞机库等，彻底瘫痪美军在夏威夷的空中力量和后勤保障能力。
第二波攻击中，正在船坞中维修的太平洋舰队旗舰“宾夕法尼亚”号战列舰及其旁边的两艘驱逐舰“卡辛”号和“唐斯”号 ，遭到了俯冲轰炸机的猛烈轰炸。船坞被炸弹击中后注水，“卡辛”号和“唐斯”号被炸得翻了个底朝天，严重损毁。“宾夕法尼亚”号本身也中了一枚炸弹，但损伤相对较轻。
试图冲出港口的“内华达”号战列舰 ，则成为了日军俯冲轰炸机集中攻击的目标。它身中数枚炸弹和近失弹，燃起大火，为了避免在狭窄的主航道沉没而堵塞港口，它最终在怀皮奥半岛附近抢滩搁浅。
机场和飞机库也遭到了进一步的破坏，更多的美军飞机在地面被摧毁。
然而，就在这看似“宜将剩勇追穷寇”的时候，日军第二攻击波却犯下了一个（或者说，是南云忠一的指挥再次出现了）极其致命的疏忽——他们几乎完全忽略了珍珠港内几个对美军来说具有战略意义的“致命要害”！
最重要的就是珍珠港海军基地内，储存着数百万桶航空燃油和舰用燃油的油库区！这些是美国太平洋舰队未来几个月甚至更长时间内作战所必需的“血液”！如果这些油库被彻底摧毁，太平洋舰队的恢复时间将会被无限期地延长！然而，日军的轰炸机群，似乎并没有把这些高大显眼、又极易燃烧的油罐区作为优先攻击目标。
同样被忽略的，还有珍珠港内那些规模庞大、设备完善的修船厂、干船坞和各种海军维修设施。这些设施对于修复那些在空袭中受损的舰船至关重要。
至于那五艘被寄予厚望的袖珍潜艇，它们的表现则完全是一场灾难。除了在空袭开始前被“沃德”号击沉的那艘，其余四艘中，一艘在攻击“柯蒂斯”号水上飞机母舰时发射鱼雷未中，自身反被击伤后冲滩被俘；另一艘在港内发射鱼雷后也神秘失踪（可能被击沉或自沉）；还有两艘根本没能进入港内或在进入后未能发现有价值的目标。它们最终未能对港内的美军战舰造成任何实质性的破坏，反而自身全部损失。
大约在上午10点左右，第二攻击波的飞机也开始陆