行動背景
珍珠港遭襲之後，美軍戰場上連吃敗仗。公衆一片嘩然，士氣低落。
1941年12月21日在白宮召開的參謀總長聯席會議上，美國總統富蘭克林·D·羅斯福向與會成員指示軍隊應盡快組織針對日本的報複性打擊。
空襲東京的想法由當時負責《反潛法案》的海軍參謀次長——弗蘭西斯·羅爾上校（Capt.FrancisLow）。他曾經幾番視察位于弗吉尼亞州諾福克的海軍機場，發現那裡的跑道塗上了航空母艦甲闆上的圖案，用作飛機着艦訓練。
1942年1月10日，弗蘭西斯·羅爾向時任美國海軍艦隊總司令兼海軍作戰部長厄内斯特·金（Adm.ErnestJ.King）彙報了這一發現。他認為隻要加以訓練，雙引擎的陸基轟炸機完全能夠從航母甲闆上起飛，金對羅爾的觀點表示同意，遂任命本已退役的美國陸軍航空兵中校詹姆斯·哈羅德·杜立特（Lt.Col.JamesHaroldDoolittle）負責策劃方案并帶領行動。杜立特退役之後，從事民用飛行事業，是當時著名的飛行員和航空工程師。
執行空襲的轟炸機方面，要求至少能攜帶一枚重達2000磅（910公斤）的炸彈續航2400海裡（4400公裡），在當時所有的飛機中，最終選中了北美航空公司出産的B-25B米切爾轟炸機。軍方也曾考慮過B-26“劫掠者”、B-18“波洛”和B-23“龍”三款轟炸機，但因各種理由未予使用：B-26起飛時的最短滑行距離超過了航母甲闆；B-23的機翼寬度比B-25大了近一半，占地太大，若帶上航母，不僅作戰飛機數量要削減，更有可能撞上艦島。幾番斟酌後，杜立特選擇了B-18和B-25。但不久B-18也因機翼太寬被淘汰。
B-25在當時屬新款飛機，未曾參與過實戰，這也是杜立特所擔心的一點。但之後B-25的測試顯示了它足以滿足此次空襲的要求。在杜立特首次彙報方案時，他的計劃是空襲結束後，飛機可以飛往前蘇聯海參崴，這樣航程就可縮短600海裡（1000公裡），依據租賃法案，着陸之後這些B-25可暫時移交給蘇聯，機組人員就可返回美國。
為此白宮派專員前往蘇聯密談，卻無果而終。原因在于蘇聯為避免陷入兩線作戰的窘境，便在1941年4月同日本簽訂了《蘇日中立條約》，斯大林不想拿同美軍合作來得罪日本。白宮認為，即便蘇聯同意降落，機組人員也有被移交給日方的危險。因此降落蘇聯的方案遭到否決。
行動過程
方案确定使用B-25轟炸機之後，兩架B-25搬上了停泊在弗吉尼亞州諾福克的大黃蜂号航母甲闆，于1942年2月3日毫不費力地從航母上成功起飛。空襲計劃因此迅速得到了批準，第17中型轟炸機大隊前往諾福克，開始從中征募志願者。之所以選擇第17中型轟炸機大隊是因為首批B-25就是分配到該大隊服役的，截至1941年9月該大隊的全部4個中隊均已配備了B-25。第17大隊不僅是美國陸軍航空兵中的第一支中型轟炸機大隊，而且機組人員駕馭B-25的經驗也最為豐富。美國參戰後，第17大隊最先是隸屬于陸軍航空兵第8轟炸機軍團。
第17大隊一度在俄勒岡州尤馬蒂拉縣彭德爾頓（Pendleton,UmatillaCounty,Oregon）執行反潛巡邏任務。接到命令後，大隊跨越整個美國迅速機動至位于南卡羅來納州哥倫比亞的列克星敦縣陸軍航空兵基地。對外宣稱将負責美國東海岸的反潛巡邏，實際則是為空襲日本作準備。大隊于2月9日正式遷移至哥倫比亞，作戰人員被告知他們有機會參加一項極為危險的任務，願意參加者自願報名。出于保密方面的考慮，對大隊任何官兵都沒有透露任務内容。2月17日，第17大隊脫離陸軍航空兵第8轟炸機軍團。
初期方案中，空襲需要20架轟炸機。因此從第17大隊挑選了24架B-25B米切爾轟炸機，将其運抵中部大陸航空公司（Mid-ContinentAirline）位于明尼蘇達州明尼阿波利斯的改造中心進行改裝。具體的改裝包括：
拆除機腹炮塔中的機槍；
考慮到可能會遇到比較寒冷的天氣，在機翼前端和機尾安裝除冰器，防止燃油凍結；
在頂部機槍周圍加裝通風鋼闆；
為防止飛機方位暴露，行動全程無線電靜默，因此無線電收發器沒有用處，予以拆除；
在投彈艙加裝副油箱，最初使用265加侖鋼制油箱，由于漏油嚴重而改為225加侖橡皮油箱。在投彈艙上方加裝160加侖的折疊式橡皮油箱，用完裡面的油料後可以将其壓癟折疊；
在機腹炮塔裡安裝110加侖的金屬副油箱，使B-25的總燃油載重從原先的646加侖提高到1141加侖；
考慮到一旦抵達中國上空尚需時間尋找可供降落的機場，燃油仍需多帶一些。所以在飛機尾部的無線電員座艙裝一個60加侖和十個5加侖的小油箱，要求機槍手在飛行過程中不斷将小油箱裡的油料加注到炮塔副油箱裡，然後在小油箱上鑽上孔，再扔出飛機，使小油箱能很快沉入大海，不給日軍留下任何追蹤機群的痕迹；
改進炸彈艙的炸彈挂鈎，使之能夠在加裝了副油箱的狹小空間裡安裝兩枚227公斤的爆破彈和一枚454公斤的燃燒彈，燃燒彈為子母彈，内有128枚3千克子燃燒彈；
考慮到尾部炮塔的雙管12.7毫米機槍性能并不可靠，時常出現卡殼，決定卸掉尾部機槍以減輕飛機載荷。但為了保護飛機不至于受到來自後方的攻擊，因此在機尾安裝了兩根塗成黑色的木棍，模拟機槍槍管，這種“稻草人”機槍在實戰中還頗有效果：日軍飛行員遠遠看去，難辯真假，倒也不敢輕易從後面發動攻擊；
卸下諾登投彈瞄準器，代之以查爾斯·羅斯·格裡甯陸軍上尉（Capt.CharlesRossGreening）發明的代用瞄準器。這是因為諾登瞄準器在當時還屬于尖端科技，考慮到飛機迫降敵占區的風險，很可能會落入日軍手中，因此拆除。格裡甯發明的代用品非常廉價，材料僅價值20美分。由于成像色彩度不高，被同行們起了個綽号——“馬克·吐溫”。（馬克·吐溫的眼睛患有色盲症，因此同行們拿來嘲諷成像色彩度不高的瞄準器）；
為了減少重量和避免起火，卸下照明彈，隻在有裝甲保護的飛行員座位後留了兩發，供夜間着陸時使用；
改裝的24架轟炸機中，在兩架上安裝攝影機随行抓拍轟炸效果。
與此同時，這24架飛機的機組人員全部征集完畢，前往改造中心所在地明尼阿波利斯，從1942年3月1日開始陸續駕駛改裝好的24架B-25B飛往佛羅裡達州的埃格林機場（EglinField，現埃格林空軍基地）。在那裡，機組人員接受為期三周的高強度訓練，将第8空軍基地1号輔助機場的滑行跑道塗裝成航母甲闆，駕駛B-25B模拟起飛，并進行低空飛行，夜航，低空投彈和水上導航。美國海軍彭沙科拉航空站的亨利·L·米勒海軍中尉（Lt.HenryL.Miller）監督起飛訓練，後者的努力博得了杜立特賞識，被認為功不可沒。杜立特中校在他的任務總結報告中提到，盡管訓練的三周裡出現的雨霧天氣一度使訓練變得不可能，但小組還是克服困難，達成了訓練的預期目标。訓練期間，一架B-25B在起飛時發生事故，嚴重受損。另有一架則在滑行時前輪發生振動。兩機均因無法及時修複，被杜立特放棄。
1942年3月25日，剩下的22架B-25B從埃格林機場起飛，抵達加利福尼亞州麥克萊倫機場（McClellanField，現麥克萊倫空軍基地）。兩天後飛往薩克拉門托飛機補給站進行最終的調整。接着在3月31日，總共16架确定參加任務的B-25陸續飛往加州海軍阿拉米達航空站。随後，航母大黃蜂号抵達阿拉米達，其中的15架執行投彈任務，率先搬上航母。但在第16架B-25的登船問題上，海軍方面擔心甲闆上容納不下，故一直阻撓。杜立特團隊與海軍方面持續商談，直到航母将要出發前的最後一刻，海軍才同意放行，得以讓第16架B-25擠上大黃蜂号甲闆，參與空襲行動。整個行動始終采取高度保密措施，參與行動的所有成員直到大黃蜂從舊金山出發之後才被告知此次任務的内容。
1942年4月1日，16架經過改造的B-25轟炸機和每架5名機組成員，再加上地勤維護人員，總計71名文職和130名作戰人員，從舊金山的阿拉米達登上了大黃蜂号。每架B-25配備了4枚特别定制的500磅（225公斤）炸彈。4枚炸彈中，3枚填裝高爆炸藥，1枚為子母燃燒彈。這種燃燒彈呈長條棒狀，上百根捆綁在一起挂入投彈艙。在投出機艙後，會分散開來，大面積燃燒目标。在行動出發後由全體作戰人員合影留念時，杜立特中校頗具深意地在5枚炸彈的尾翼系上了日本的“友好”獎章——都是在戰前由日本政府授予美軍官兵的獎章。杜立特非常明白地告訴大家，用炸彈順路幫個忙，讓這些個虛僞的獎章統統滾回老家。攝影師真實地記錄下了這一場景，成了太平洋戰争史上最為著名的珍貴照片之一。
轟炸機的防護方面，由于戰鬥機航程短無法提供護航，防護就隻能仰賴機艙上方的兩挺12.7毫米口徑機槍和頭部的一挺7.62毫米口徑機槍，機腹和尾部的機槍均已拆除。所有的16架飛機按照實際起飛的順序簇擁着排列在大黃蜂甲闆之上，大黃蜂本身的艦載機隻能存入甲闆下的機庫。
4月2日上午10時，大黃蜂帶領的第18機動艦隊駛離阿拉米達。數天後，由大名鼎鼎的“蠻牛”威廉·哈爾西中将指揮、以企業号航母為核心的第16機動艦隊在夏威夷以北海域與第18機動艦隊會合。企業号上的戰鬥機和巡邏機為大黃蜂号和整個艦隊提供空中保護，這支特混艦隊包括：
第16與第18機動艦隊會合後一并向西航行，全程無線電靜默。4月17日下午補給艦為艦隊補充完燃油之後，與8艘驅逐艦向東後撤，航母和巡洋艦繼續向西，以20節的速度朝日軍控制的海域快步前進。在那裡，16架B-25準備起飛。
4月18日清晨7:38，機動艦隊距離日本本土尚有650海裡（1200公裡）。就在此時，正在該海域遊弋的日軍巡邏船日東丸23号發現了他們，随即向日本發送無線電預警。納什維爾号将其擊沉，日東丸上除了船長自殺之外，11名船員中5人生還，被救上了納什維爾号。
令杜立特沒有想到的是，艦隊尚未抵達起飛地點，竟如此早地被日軍發現了。因擔心接到警報的日本很可能已出動兵力前來阻擊，艦隊若再往前行就會非常危險。杜立特和大黃蜂号艦長馬克·米切爾決定，所有B-25立即起飛——比原計劃提前10小時，意味着B-25将多飛310公裡。待16架B-25依次排開發動引擎之後，留給杜立特起飛的滑行距離隻有467英尺（142米）。16架B-25在8:20至9:19之間的一個小時之内全部成功起飛。第16架B-25原本隻随同機隊進行觀測和拍攝，因計劃有變，杜立特決定16架B-25全部用于轟炸。對美軍來說，這是第一次，也是唯一一次陸基轟炸機從航母上起飛執行任務。
起飛後的B-25陸續飛往日本，航程初期采取2到4架為一組，之後則各自散開，貼近海面低空飛行以躲避日軍雷達。6小時後，16架B-25于東京時間正午時分陸續飛抵日本上空，轟炸了東京的10座軍事和工業目标，橫濱2座，橫須賀、名古屋、神戶和大阪各1座。雖然一部分B-25遇上了防空炮火以及日機的追擊攔截，卻沒有任何B-25被擊落，僅Joyce中尉的10号機輕微受傷，機身被打出了洞。16架轟炸機中，隻有Holstrom中尉的4号機因機槍失靈，日機死纏不放，将炸彈扔入東京灣，未能實施轟炸。
轟炸結束之後，16架轟炸機中的15架沿着日本南部海岸向西南飛往中國東部，按照杜立特的計劃，浙江境内的幾座（尚未被日軍占領的）機場會亮起燈塔指引他們降落，然後經加油後再飛往重慶——國民黨的戰時首都。幾座機場中最主要的，也是最容易找到的就是衢州。另外1架則因為燃油消耗過快，在明顯撐不到中國海岸的情況下，前往海岸更近的蘇聯。
事實證明，計劃沒有變化來得快。15架B-25飛往中國時面對意想不到的挑戰：夜幕降臨、燃油所剩無幾、再加上急劇惡化的天氣。唯一慶幸的是飛往中國的航程中他們始終是順風，使他們的航速提高了25節，否則他們根本無法在7小時内抵達中國上空。但處境還是非常嚴峻，一片漆黑的夜幕再加上糟糕的天氣（有些遇上濃霧，有些則遇到大雨），使得機組成員根本弄不清機場方位。在燃油即将耗盡的節骨眼上，機組成員們意識到計劃降落的機場已無望找到，選擇在陸地上空棄機跳傘或是沿着海岸實施海面迫降。這15架飛機也成就了B-25米切爾中型轟炸機的最長航程，平均達到約2250海裡（4170公裡）。
而飛往蘇聯的8号機則在海參崴以北40英裡（65公裡）的機場降落，B-25被蘇方沒收，機組人員遭到扣押。蘇聯并沒有為難約克上尉等5人，對他們與其說是扣押，倒不如說是作為“克裡姆林宮的客人”而得到優待。盡管如此，美國尋求将5人帶回國的外交努力屢遭失敗。最終，約克一行5人被轉移至距伊朗邊境僅32公裡的阿什哈巴德，他們賄賂了一名搞走私的阿富汗人，由他帶着5人越境進入伊朗，于1943年5月11日抵達附近的英國領事館。
在英國外交官的幫助下，約克等人經印度搭機返回美國。事後解密的蘇聯檔案表明，那名走私者的背後其實是蘇聯人民委員會情報部（NKVD，情報機構克格勃的前身）特工。當時蘇聯因為已經和日本簽訂了中立條約，不願拿釋放美國人去激怒日本。因此先将美國飛行員轉移至日本情報網無法滲透的中亞，再派特工協助越獄逃脫。這樣，美國人是自己“逃脫”，日本方面也無話可說。
杜立特和他的機組成員在棄機跳傘安全着陸後，得到了中國民兵和平民的幫助，其中包括美國神父約翰·伯奇（JohnBirch）。和其他機組成員一樣，杜立特棄機跳傘後，着陸在了稻田中的一處糞堆上，幸運地保住了之前受過傷的腳踝。想到其他15架飛機很可能也和自己一樣棄機跳傘，再想到同伴或許已被日軍俘獲，杜立特深感失望，他認為空襲行動徹底失敗，隊員又下落不明，自己若回國必将接受軍事法庭的審訊。
行動結果
按照起飛順序，16架轟炸機依次為：
1号機
轟炸效果：首先起飛抵達東京上空，率先投彈。東京時間下午0:30對東京北部的大型工廠投下四枚燃燒彈。随即向西飛去。
轟炸之後：于天黑時分抵達中國海岸。到夜間9:30，遇上濃霧，燃油耗盡卻依然找不到機場。杜立特命令棄機跳傘，全部安全着陸于浙江省西天目山一帶。成員僅腳踝處有挫傷。
着陸之後：在當地中國百姓的護送下安全抵達衢州，并從當地機場搭機返回美國。行動結束将近兩年之後，機師兼機槍手列奧納德上士在北非的一次行動中犧牲。
2号機
轟炸效果：胡佛中尉的飛機于杜立特起飛的5分鐘後起飛，緊随其後。他的B-25在到達海岸後與杜立特的B-25分道揚镳，偏西奔向自己的目标，對皇居以北的兩棟彈藥廠房和倉庫投下炸彈。随後基本順着杜立特的航迹向西飛往中國。
轟炸之後：2号機越過海岸後，同樣沒有找到機場。後成功地迫降在浙江甯波的一片水稻田中。全體成員安然無恙。
着陸之後：整整步行了三天後，得到了當地遊擊隊員的救助。遊擊隊一路護送，于4月22日乘船抵達松窯，再坐火車和步行最終于5月14日抵達重慶。行動結束将近兩年之後，投彈手米勒中尉在北非的一次行動中犧牲。
3号機
轟炸效果：格雷中尉的飛機偏離了預定航線，晚了5分鐘，于東京時間下午0：40左右飛臨東京上空。此時地面上已開始了防空炮擊，盡管遇到了高射炮的阻礙，卻依然成功地對工業區的鋼鐵廠、煤氣公司和化工廠進行了轟炸。投彈完畢後發現一座兵營，又低空機槍掃射了一番。遂拉升回原有高度飛向中國。
轟炸之後：飛入浙江境内後，始終尋找不到衢州機場。不久，燃油耗盡。在實際位于衢州東南約50公裡處的遂昌（今浙江省麗水市遂昌縣）上空，格雷命令成員棄機跳傘，機槍手法克托爾由于降落的地形十分糟糕，不慎跌落懸崖，成為空襲行動中喪生的第一人。領航員奧祖克在着陸時傷了腿，副駕駛曼奇落地後取降落傘橡膠墊中的水袋時不小心刮傷了手。
着陸之後：格雷一行4人得到了當地百姓的幫助，抵達安全地點。随後4人選擇留在中國繼續作戰，加入陳納德的美國志願援華航空隊——飛虎隊。六個月後的10月18日，格雷中尉在一次對緬甸日軍的轟炸行動中犧牲。為了紀念格雷，他的故鄉德克薩斯州胡德堡（FortHood,Killeen,Texas）用他的名字命名當地的機場——羅伯特·格雷軍用機場（與基林-胡德堡地區機場相鄰），機場邊有以他命名的湖——格雷湖。
4号機
轟炸效果：起飛後不久，機槍手Jordan就發現炮塔機槍根本無法使用，這意味着能保護飛機的就隻有機首一門0.30英寸口徑機槍，掩護不到側翼。剛抵達東京南部的陸地上空就遭到4架日軍戰鬥機的突然攻擊。由于日機從側身和後部發起攻擊，機首的機槍也徹底成了擺設，始終無法擺脫敵機的糾纏。更糟糕地是，地面也出現了高射炮火。考慮繼續按原計劃轟炸風險實在太大，Holstrom中尉命令速将所攜炸彈統統丢入東京灣，立即調頭奔向中國。
轟炸之後：飛入江西境内，燃料耗盡，成員棄機跳傘，5人全部安全降落在了江西省上饒市東南方向。
着陸之後：由于在東京上空未有多少時間的停留，節省下的燃油使飛機越過了浙江一帶危險的日軍占領區，降落地也就相對安全了不少。到1943年底，除了McCool中尉之外的4人一直在印度支那半島執行任務，Holstrom中尉指揮美軍第11轟炸機中隊。而McCool中尉則前往歐洲戰場執行任務。
5号機
轟炸效果：盡管炸彈室内的油箱出現洩漏，5号機依然成功起飛。雖抵達了東京上空，卻始終無法找到預定目标。在遭到地面防空炮火射擊的情況下，決定放棄預定的打擊目标，直接對已發現了的發電站，儲油罐和大型制造廠房投下了炸彈，予以摧毀。随即飛離東京前往中國。
轟炸之後：Jones上尉在他認為是衢州上空（實際為偏向衢州東南）之時下令全員棄機跳傘。機組成員均安全着陸，沒有任何人負傷。他們成了16架空襲飛機中最先抵達衢州的機組。
着陸之後：行動之後，McGurl中尉留下來參戰中緬印戰場，被授予美軍特殊飛行紫心十字勳章和國民政府陸海空軍甲級一等獎章。
1942年6月3日McGurl中尉在轟炸完緬甸臘戍後飛往昆明的途中，飛機撞上高山而身亡。犧牲之後，1943年2月，他的紫心勳章由陸軍航空兵JohnI.Moore上校于阿靈頓市政廳舉行的追念儀式上交給了McGurl的父親OwenMcGurl。Jones上尉前往歐洲戰場，指揮位于北非的第319轟炸機大隊，一次行動中被擊落于比澤太而被德軍俘虜，關押在波蘭Zagan的空軍戰俘營。在戰俘營中，加入“逃亡委員會”，策劃逃亡方案并帶領獄友挖掘逃跑用的地道。1945年4月獲得自由，返回美國。Truelove中尉于兩年之後，在意大利執行的一次行動中喪生。
6号機
轟炸效果：緊随5号機抵達日本海岸後，6号機找到了預定目标，轟炸了東京北部的一座鋼鐵廠。關于飛機途中經曆和行動中受損的詳情，則是在機上唯一的幸存者Nielsen中尉于終戰回國之後方才得悉。
轟炸之後：調轉飛向中國，還沒有抵達陸地上空，燃油已快耗盡。Hallmark和他的成員有兩種選擇——棄機跳傘或者海面上迫降。由于洋面上掙脫傘繩非常困難，擔心一旦無法掙脫，溺水的風險非常大，最後決定海面迫降。飛機迫降在了浙江象山附近距離海岸3英裡的海面上。
迫降之後：迫降時刻飛機與洋面發生巨大沖撞，投彈手Dieter下士和機槍手Fitzmaurice中士不幸溺水身亡。Hallmark中尉雖受輕傷，仍能遊到岸上，與副駕駛Meder和領航員Nielsen會合。第二天找到了Dieter和Fitzmaurice的遺體予以埋葬。随後在當地中國百姓的幫助下試圖前往安全地區，但中途還是被日軍發現，遭到逮捕，成了戰俘。3人，加上被捕的16号機全體5名成員，共8人被日軍帶上了法庭（非法的軍事法庭），被指控殺害無辜百姓。起初8人均被判死刑，後經日本裕仁天皇的個人建議，僅對Hallmark、16号機的Farrow中尉和Spatz中士判處死刑，其他5人改為終生監禁。審訊期間，8人均遭受可怕的酷刑拷打，再加上日軍故意不給食物，8人均因饑餓出現了嚴重的營養不良。Hallmark中尉的體重更是大幅萎縮，消瘦得與行動前相比簡直判若兩人。Hallmark、連同16号機的Farrow和Spatz，三人于10月15日被帶至當時的上海第1公墓，蒙住雙眼，跪成一排，執行槍決。随後日軍為了掩蓋罪證，把三人的遺物中标識他們姓名的部分全部除去。盡管如此，戰争結束之後，美國官員還是幸運地找到了這些遺物，将它們帶回國交予他們的父母。Hallmark的母親在12月7日達拉斯的Love機場代兒子接受了特殊飛行十字勳章，而此時軍方還向她承諾，說Hallmark雖成了戰俘但依然活着并且情況良好。副駕駛Meder中尉于1943年12月1日在監獄中病逝。戰後的1949年1月，美軍将他、Hallmark和16号機的Farrow中尉三人的遺體運回美國，一同安葬在阿靈頓國家公墓。領航員Nielson中尉在監獄中囚禁了40個月，大多是時間都是單獨監禁。二戰臨近結束的前夕，一支戰略特工處（隸屬于中央情報局）派遣的空降營救小組從獄中救出了Nielson中尉，将他帶回了美國。
7号機
轟炸效果：7号機飛入的目标區域是位于東京市中心港區的工業廠房，日軍防守最為嚴密。飛入港區上空後随機遭到地面高射炮的猛烈炮擊，并與6架日軍戰鬥機遭遇，不過幸好未受攻擊。7号機随即轟炸了目标廠房，随後抽身而退，飛往中國。
轟炸之後：随着夜幕降臨和天氣變得惡劣，能見度不佳，燃油也已經耗盡。Lawson意識到已無希望抵達衢州機場。和其他空襲飛機一樣，要麼棄機跳傘要麼迫降。最終Lawson選擇了後者，迫降在了浙江三門灣附近的海面上。
迫降之後：迫降時Lawson中尉腿部受重傷，除機槍手Thatcher下士之外均有負傷，其中Lawson和McClure2人傷勢嚴重。幸運的是，他們與15号機的5人相遇，而5人中的機槍手DocWhite正好是名醫生，4人均得到了及時的救治。McClure中尉直到1943年方才康複出院。Lawson的一條腿由于傷勢太重，White不得不為他截肢。在當地中國百姓和遊擊隊的幫助下，終于順利抵達安全地帶。美國政府為他們每人都頒發了特殊飛行十字勳章。Lawson中尉傷愈複職之後，将空襲的經曆著書。1944年便依據Lawson的這本書，創作了兩部電影，其中一部便是家喻戶曉的同名電影——《東京上空30秒》。投彈手Clever中尉于6個月後的11月20日，在俄亥俄州的Versailles附近墜機身亡。
8号機
轟炸效果：8号機在搬上大黃蜂号甲闆之前，引擎曾經出現過問題——燃油消耗比正常情況下要快不少，可能是汽化器（亦稱化油器）的調試有問題。此次行動中也發生了，燃油消耗得挺快。盡管如此，York上尉并不放棄，找到了預定攻擊的工廠，投下了炸彈。整個過程中，機艙頂部的炮塔機槍由于無法使用，行動中飛機其實一直處在不設防的狀态。
轟炸之後：飛離東京上空後，發覺剩餘的燃油定然無法讓他們撐到中國海岸。雖然起飛前杜立特曾再三告誡切勿飛往蘇聯（蘇日之間已簽署中立條約，行動前于蘇方的密談也告失敗，因此在蘇聯降落恐怕是兇多吉少），但York上尉考慮到眼下燃油夠他們抵達的就隻有蘇聯遠東，随即決定轉向北飛，降落在距符拉迪沃斯托克（即海參崴）以北40公裡處的一座大型機場。
着陸之後：機組5人被蘇聯當局扣押，長達13個月。Emmens之後在他的著書中描述當時被扣押的經曆是“感覺自己像是克裡姆林宮的客人”，蘇聯方面除了關押他們以外，并沒有為難他們。降落後，這5名美國人的扣留地點幾經輾轉。飲食方面，也是和蘇聯平民一樣，基本上就是黑面包和卷心菜，因此5人陸續出現了營養不良、痢疾等病症。不希望就這麼等到戰争結束，5人開始策劃逃跑。之後他們被轉移到了靠近伊朗邊境的阿什哈巴德，經一名好心的蘇聯軍官介紹，他們結識了一位從事偷渡走私的阿富汗人，也就是通常所說的“蛇頭”。這名蛇頭經常給蘇聯軍官帶來國外的食物和黑市上的貨品，因此交情頗深。機組5人口袋裡總共有300美元，于是支付給蛇頭250美元，由他帶着5名美國人成功越境，抵達英國駐伊朗大使館。然後在阿什哈巴德的英國外交官們的幫助下，5人取道印度，最後在那裡于1943年5月搭機返回美國。
9号機
轟炸效果：9号機和之前的僚機一樣，也遇到了地面防空炮的轟擊，東京灣上也出現日軍艦艇的射擊。Watson中尉和同伴相當高效，轟炸了預定目标——川崎汽車和坦克制造廠（日後情報顯示遭到轟炸的其實是日本煤氣與電氣公司）之後便徑直飛往中國，揚長而去。
轟炸之後：飛機在天黑之後不久飛到中國陸地上空，此時天降大雨，空中能見度極差。Watson中尉下令集體棄機跳傘，5人在鄱陽湖以南100英裡處的江西省宜黃縣着陸。5人中僅Watson着陸時受傷。
着陸之後：經當地中國百姓的幫助，抵達安全地區湖南衡陽。Watson在回國之後住進了華盛頓特區的WalterReed醫院繼續治傷，直到1944年夏才出院。Bissell中士回到家鄉後參加飛行員培訓，獲得資質後于1943年得到了一份飛行員的工作。Griffin中尉在1943年北非的戰鬥中墜機被俘，關押在德國戰俘集中營内直至二戰結束。
10号機
轟炸效果：作為10号機的B-25原本計劃在大黃蜂号駛離舊金山的兩天後，嘗試一下B-25是否能安全起飛。這一安排最後被取消。盡管遭到地面防空炮火和9架日軍戰鬥機的攔截，Joyce中尉和同伴依然駕駛着它轟炸了預定目标——日本特種鋼鐵公司和其他設施。然而，猛烈的炮火還是擊中了飛機，在機身上打出了一個直徑達18厘米的大洞，成為所有16架B-25中在日本上空唯一的“挂彩”之處。攻擊結束之後，飛往中國的途中有遭遇了三波日軍戰鬥機的攻擊，Joyce中尉将飛機拉高進入雲層之後才成功擺脫追擊。
轟炸之後：飛入浙江之後燃油耗盡，棄機跳傘。5人均安全着陸在衢州以東地區，無一人受傷。
着陸之後：由于距離預定目的地衢州很近，在當地百姓的協助下，僅花了4天便抵達衢州。5人留在中國，參與印度支那半島的作戰直到1943年。6個月後的10月18日，上士Larkin在印度Assam上空墜機犧牲。
11号機
轟炸效果：11号機原計劃轟炸橫濱，但是因為偏離了航線而沒有找到橫濱。Greening上尉駕機時，沒有注意到自己從一座日本空軍基地的頭頂上飛過。4架日機迅速升空，10分鐘之後追上并進行攻擊。Gardner中士開動機槍予以還擊，擊落一架，擊傷一架敵機。B-25找到了預定目标，轟炸了一座大型煉油廠和儲油倉庫。調轉向西之時，發現港口有三艘日軍巡邏艇，Gardner中士予以掃射了一番之後，才轉向飛赴中國。
轟炸之後：在飛過中國海岸進入内陸超過200英裡之後，全員棄機跳傘，在浙江衢州以東地區着陸。副駕駛Reddy中尉摔斷了膝蓋骨，頭皮也負傷了。Gardner中士跳傘降落時扭傷了兩個腳踝。其他3人沒有負傷。
着陸之後：經當地百姓的救助，5人安全抵達衢州，負傷的兩人在當地接收治療。Greening上尉康複之後前往北非作戰，1943年7月17日的一次行動中墜機被俘。兩個月後他逃了出來，卻在躲藏了半年後又再度被捕，并被囚禁至二戰結束。Gardner中士留在了印度支那戰區作戰，1942年6月2日在結束轟炸任務返回途中被地面炮火擊落犧牲。
12号機
轟炸效果：進入日本陸地上空之後，兩架日軍戰鬥機上來追擊，同時遭到了地面猛烈的防空炮火。原計劃轟炸橫濱造船廠，但由于造船廠上空漂浮着不少氣球，無法接近投彈。因此Bower決定改為轟炸橫濱港口的大倉煉油廠，兩座廠房和一座大型倉庫。投彈完畢後，在飛往中國的途中發現一艘日軍的氣象監測船，Duquette中士一通掃射将其擊沉。
轟炸之後：在飛過中國海岸後，全員棄機跳傘，在浙江衢州以東地區着陸。機槍手Duquette在着陸時不慎摔斷了雙腳。其他4人安然無恙。
着陸之後：他們遇到了好心的當地百姓，駕車将他們送往衢州。中途與Joyce中尉率領的10号機成員會合後，僅花了4天時間兩隊人員便安全抵達衢州。六周後，Duquette中士執行完在緬甸的轟炸任務後的返航途中因飛機撞上山崖，不幸墜機身亡。
13号機
轟炸效果：盡管遇上了猛烈的防空炮火，McElroy和同伴找到了預定目标——橫須賀海軍基地。投下的炸彈準确命中了正在幹船塢内建造的“大鲸“号潛艇母艦的中甲闆、一架起重機，一艘運輸船和幾座建築物。
轟炸之後：在中國江西波陽（後改鄱陽）以東地區上空棄機跳傘，五人均安全着陸，隻有Williams中士扭傷了膝蓋。
着陸之後：在好心的當地百姓的幫助下，3天後便安全到達衢州。行動之後，5人均留在中國超過一年，支援印度支那地區的作戰。雖曆經衆多作戰任務，到二戰結束之時，5人全部幸存。
14号機
轟炸效果：起飛數小時後發現日軍巡邏機，但日機似乎并未發現B-25。飛機一路向西順利地對名古屋城附近的兵營，和南部的三菱飛機制造廠投彈，轟炸效果好的以至于飛機西去30英裡外依然能看到滾滾濃煙。
轟炸之後：成功在江西沙溪地區上空棄機跳傘，安全着陸，僅飛行員Hilger少校受輕傷。
着陸之後：兩天之内便抵達衢州。一部分留在印度支那作戰，一部分轉戰歐洲。1943年7月19日，Bain中士在意大利羅馬附近的作戰結束返航途中墜機陣亡于第勒尼安海。
15号機
轟炸效果：對神戶鋼鐵廠、川崎飛機制造廠和電力機械廠進行了轟炸，直到投下了炸彈，日軍的高炮才開始射擊。
轟炸之後：在中國浙江石浦附近的海面上進行了迫降後，五人乘救生筏上岸。
着陸之後：為躲避日軍搜索東躲西藏了幾天後，得知7号機Lawson他們的下落，前去與之會合，White為7号機的受傷戰友提供救治。Smith中尉7個月後在歐洲西部一次墜機中因傷勢過重，不治身亡。Williams中尉則在1943年7月被擊落于北非，成為德軍的戰俘直到二戰結束。
16号機
轟炸效果：16号機比1号機晚出發1小時，日本的防空已經開始嚴密了。起飛之時，1名水手因不慎摔倒跌入引擎進氣口，失去一隻手臂，實乃不祥之兆。原計劃轟炸大阪，因迷航飛到了名古屋。盡管遇到了日機攔截，16号機還是實施了投彈，轟炸了大型儲油庫和三菱飛機制造廠。
轟炸之後：在燃油耗盡之前，棄機跳傘。盡管Farrow知道降落地靠近日軍占領的南昌，但還是下令跳傘。
着陸之後：1小時後Barr中尉即遭日軍捕獲。到第二天中午全部5人均被俘。Farrow和Spatz于1942年10月15日被日軍處決。Hite，Barr和Deshazer直到1945年8月20日才得到解救。
失散隊員的命運
空襲結束後，着陸在中國境内的絕大多數機組都得到了當地中國百姓和軍隊的幫助，最終抵達安全地區。然而，幫助和保護過他們的中國人卻因此付出了慘痛的代價，甚至是無數的生命。為了感謝中國百姓們的無私幫助，臨别之時美國兵往往會把手頭上有的物品全都贈予他們，不管是吃的、穿的、還是用的。而不幸的是，恰恰是這些物品使鄉親們蒙受血光之災。
日軍随後立即發動了浙贛戰役，恫吓和警告中國平民不許幫助墜機的美國飛行員。空襲機組成員降落地周圍20,000平方英裡（50,000平方公裡）範圍内的所有機場和滑行跑道均被摧毀。戰役中日軍針對中國百姓，特别是查出攜有美國物品的平民施加暴行，甚至動用了細菌武器。為了搜出空襲的美國飛行員，被日軍殺害的中國百姓據估計達到25萬人。
兩架飛機的10名機組成員——Hallmark的6号機成員和Farrow的16号機——就沒有那麼幸運了。行動4個月後的1942年8月15日，美國從瑞士駐上海總領事館方面獲悉，8名失蹤的機組人員關押在日軍上海警備司令部（另2名其實已在飛機海面迫降時溺水身亡）。
1942年10月19日，日軍發出布告，宣稱他們已經審判了8名美國飛行員并全部判處死刑，但之後其中5名的死刑又被改為無期徒刑。不過在布告并沒有說出8名飛行員的姓名和其他詳情。
而最後兩名失蹤隊員早已溺水身亡的消息，直到二戰結束後在上海舉行的戰犯審判法庭上方才公諸于世。法庭從1946年2月開庭審理關于四名日本軍官在獄中施行過虐待的指控。從中得知，2名失蹤的隊員，6号機的WilliamJ.Dieter上士和DonaldE.Fitzmaurice中尉早已在他們的B-25迫降海岸之時溺水身亡。另外的8人，6号機的DeanE.Hallmark中尉，RobertJ.Meder中尉，ChaseNielsen中尉，16号機的WilliamG.Farrow中尉，RobertL.Hite中尉，GeorgeBarr中尉，HaroldA.Spatz下士和JacobDeShazer下士，被俘。1942年8月28日，飛行員Hallmark，Farrow和機槍手Spatz被日軍指控殺害日本平民而獲罪。10月14日，3人被告知将于第二天行刑。10月15日下午4點30分，3人被帶上卡車，前往上海郊外的第一公墓中處于槍決。
剩下的5人則被繼續囚禁，日軍拒絕給予他們食物，再加上酷刑折磨，緻使5人的健康狀況迅速惡化。1943年4月5人被轉移至南京關押，12月1日，Meder中尉病逝。剩下的4人（Nielsen，Hite，Barr和Deshazer）終于得到了稍好一些的待遇，甚至還得到了聖經和一些其他書籍。1945年8月美國中央情報局派遣空降特工小組将4人解救了出來。曾經虐待8名被俘機組成員的4名日軍軍官被帶上戰犯法庭，法庭判處4人全部有罪。其中3名日軍軍官被判重體力勞役5年，另一名被判有期徒刑9年。Deshazer下士最終成了一名神父，于1948年前往日本，并在那裡傳教超過30年。現4名當時的幸存者中僅Hite健在。Barr1967年死于心髒病。Nielsen逝世于2007年而JacobDeshazer也在2008年3月15日與世長辭。
另外還有一名空襲成員在行動當日犧牲。3号機上的機槍手LelandD.Faktor下士在棄機跳傘後不慎墜崖身亡。
生還隊員的去向
跳傘着陸之後，杜立特對身邊的隊員說出了他的看法。他相信另外15架B-25肯定全都墜毀了，要麼和他們一樣棄機跳傘或是迫降，甚至有可能東京上空就遭擊落。在1号機尋找預定轟炸目标時，杜立特已經發覺實際情況與計劃時參看的地圖有着不少出入，目标不易辨識。故而杜立特認為，空襲對目标的打擊可能相當小，行動明顯失敗。這樣的話，他若回國必将為行動失敗承擔責任，接受軍事法庭的審判。但杜立特是在無法聯系上其他隊員的情況下作出的猜測，與他的想法截然相反，在地球另一邊的美國，民衆通過政府和媒體得知了空襲得手的消息，社會上下歡呼雀躍，總統羅斯福更是授予杜立特榮譽獎章（MedalofHonor），并跳過上校軍銜而直接提升他為準将。
出于空襲成員人身安全的考慮，政府并未向外公布杜立特等成員的姓名。因此也就不難理解，當1942年7月杜立特準将（最後提升至四星上将）與指揮官GrandisonGardner上校再次光臨當年訓練空襲機隊的Eglin機場之時，當地（佛羅裡達州Crestview）報紙Okaloosa新聞随報道了軍方視察機場一事，卻對杜立特的名字一筆帶過，媒體根本不知道這位略顯矮小的将軍就是空襲東京的英雄，更不知道半年前他曾在Eglin訓練的那段經曆。杜立特在之後的三年中，相繼指揮北非的第20航空隊，地中海的第15航空隊和位于英國的第8航空隊。
除了杜立特獲榮譽獎章之外，DavidJ.Thatcher下士（7号機機師/機槍手）和ThomasR.White中尉（15号機軍醫/機槍手）因為在着陸後全力救助負重傷的Lawson機組成員并幫助全隊躲避日軍搜索，二人均獲得銀星獎章以為表彰。所有80名空襲隊員，包括犧牲的7名隊員，榮獲特殊飛行十字勳章（DistinguishedFlyingCross），而行動中犧牲和負傷的隊員還被授予紫心勳章（PurpleHeart）。另外，每一位空襲成員還得到了中國政府的嘉獎，包括陸海空軍甲級一等獎章。
在行動後的一年多時間裡，生還的73名隊員中有28人留在中緬印戰場執行飛行任務，5人在行動中犧牲。另外有19人在返回美國後不久即轉戰北非執行作戰飛行任務，其中4人在行動中喪身，4人成為了戰俘。另有9人參與歐洲戰場，1人在行動中身亡。73名生還者中總共12人在此次空襲後的15個月之内墜機犧牲。二戰結束前，有2人因傷勢過重難以參戰，于1944年退役。
而提供給杜立特空襲成員的第17轟炸機大隊，行動後得到了人員增補，并于1942年6月轉移至Barksdale陸軍航空機場，在那裡全隊改換裝備，開始使用B-26Marauder中型轟炸機。1942年11月大隊部署于北非，與當地的第20航空隊一同在地中海戰區作戰，直到二戰結束。
戰略影響
日後，美軍開始使用破壞力驚人的B-29超級堡壘（Superfortress）空襲日本，與B-29相比，杜立特空襲造成的破壞着實微不足道，據稱空襲後不久，遭轟炸的設施就都修複一新。杜立特機隊對8個主要目标，5個次要目标實施了轟炸。在東京，目标包括一座燃料儲藏倉庫，一座鋼鐵廠和數座發電廠。在橫須賀，McElroy中尉駕駛的13号機投下的炸彈中，至少有一枚炸到了幾近完工的日本帝國海軍龍鳳号航空母艦，使航母不得不在船塢中躺到11月方才完工出航。另外有6所學校和1家陸軍醫院也遭到了轟炸。
盡管轟炸效果很小，但空襲的消息一經發出，美國上下一片歡騰。之前從珍珠港遭襲，到日本接連占領東南亞領土和島嶼，媒體報道的一向都是壞消息，在這個時候就特别需要從前線傳來的勝利消息來鼓舞人心，無論勝利來自于多麼小的一場戰鬥。
杜立特空襲也對日後二戰的戰略形勢産生了影響，盡管在當時并未認識到這一點：空襲使得日軍意識到了本土防禦的脆弱，随即從各條戰線上召回部分部隊安排本州島的防禦。在印度洋上，由南雲忠一大将指揮的主力航母作戰群擁有五艘速度極快的大型航母，所攜帶的艦載機隊也屬帝國海軍中最強的一支。這支艦隊的存在沉重打擊了英國皇家海軍和盟軍在印度洋的物資運輸航線。南雲的艦隊曾一度挺進至最西面的錫蘭（今斯裡蘭卡），對部署在那裡的英國港口和皇家空軍機場實施了數次空襲。然而杜立特空襲迫使日本為了防守本土，将南雲的艦隊召回了日本，從而一下子緩解了對印度洋上皇家海軍的壓力，更使得戰備物資得以較安全地由商船運抵印度後再輸往中國。這樣看來，杜立特空襲迫使日本下了一子敗棋。
從美軍航母可以安然無恙地靠近日本本土這一點來看，日本帝國海軍的重大失職也是無法推卸的。遭到空襲之後，日軍得知實施攻擊的轟炸機并非艦載機，而是大型的雙引擎陸基轟炸機。帝國海軍最高司令部苦惱于搜尋可能用作這些陸基轟炸機起飛的島嶼，卻始終沒能搞清楚陸基的敵機究竟從何而來。海軍司令山本五十六考慮到本土防禦力量的脆弱，由于在夏威夷到日本本土之間的海域确實存在島嶼，山本認為必須拿下這些島嶼，否則無法排除美軍利用這些島嶼起飛陸基轟炸機空襲日本的可能性。于是山本下定決心集中力量以占領戰略要地中途島，遂爆發了中途島海戰。此役，日本帝國海軍4艘大型航母被悉數擊沉，損失慘重。
後世紀念
第66屆空襲成員團聚會上，老兵在相互交談
從20世紀40年代晚期開始，當年參與杜立特空襲的機組成員差不多每年都會重聚在一起，舉辦年會。每次到重聚年會中的高潮之時，都會舉行一個莊重的私人儀式。在儀式上，健在的成員們将齊聲念起每一位成員的名字，并祝酒緬懷過去一年裡辭世的戰友。80名成員每人都有一隻經特别雕刻的銀質高腳杯，用來祝酒。一旦一位成員去世了，那他的杯子就被倒置，這樣一看就能知道某位成員是否健在。而高腳杯上會兩次刻上主人的姓名。健在之時于杯子上方刻名，而逝世後則反向在杯子底部刻上名字。
從1960年起的每次成員聚會上，成員們都會喝上一口1896年即杜立特出生那年釀制的Hennessycognac葡萄酒，他們約定當僅剩下兩名成員健在之時，将由兩人喝完瓶中最後的酒。那種酒瓶和80名成員的銀質高腳杯在2006年以前一直由美國空軍學會保管，展覽于軍校學員社會中心的Arnold大廳内。2006年4月19日，杜立特空襲64周年之際，酒瓶和高腳杯轉移至俄亥俄州Wright-Patterson空軍基地的美國空軍國家博物館内。
截止到2011年4月健在的成員
1.RichardE.Cole上校，當時為1号機上的副駕駛。
2.ThomasC.Griffin少校，當時為9号機上的領航員。
3.RobertL.Hite中校，當時為16号機上的副駕駛。
4.EdwardJosephSaylor少校，當時為15号機上的機師兼機槍手。
5.DavidJ.Thatcher上士，當時為7号機上的機槍手。
2006年4月在俄亥俄州Dayton舉行的64周年重聚年會上，能夠前往參加的成員僅剩下了8人，2007年德克薩斯州聖安東尼奧舉辦的65周年重聚會上，剩下7名成員。2008年德克薩斯州達拉斯的66周年重聚會上來了6名成員。2009年南卡羅來納州哥倫比亞的第67年會上，僅來了4名成員。2010年的第68屆年會回到俄亥俄州代頓舉行，僅Cole，Griffin，Hite和Thatcher四人身體狀況尚好，前來參加。2011年4月14日至17日，第69屆年會在内部拉斯加州奧馬哈舉辦，健在的5名成員Cole，Griffin，Hite，Saylor和Thatcher都到場了。
行動中幸存的飛行員裡，最後在世的BillBower，于2011年1月10日在科羅拉多州Boulder逝世，享年93歲。
ThomasC.Griffin于2013年2月26日在俄亥俄州辛辛那提市逝世，享年96歲。
EdwardJ.Saylor于2015年1月28日在華盛頓州Sumner逝世，享年94歲。
RobertL.Hite于2015年3月29日在田納西州納什維爾逝世，享年95歲。
DavidJ.Thatcher于2016年6月22日在蒙大拿州Missoula逝世，享年94歲。
截止到2016年7月4日，當年參與杜立特空襲的機組成員唯有RichardE.Cole還在世。
2019年4月9日，最後唯一一位在世的參與杜立特空襲的機組成員RichardE.Cole，在德克薩斯州的聖安東尼奧市逝世，享年103歲，至此當年參與杜立特空襲的全部80名機組成員均已逝世。
官方之紀念慶祝活動
1992年4月迎來杜立特空襲50周年。當年曾經營救美軍飛行員的陳慎言、朱學山、曾健培、劉芳橋和趙小寶等五位老人收到美國方面的邀請，參加了在美國舉辦的紀念杜立特空襲五十周年之慶祝活動。時任美國總統的喬治·布什更是在白宮親切接見了他們。
1992年4月18日，在“杜立特行動50周年”紀念會上，時任美國總統的喬治·布什對這段曆史作出了高度評價：“在突襲以後，那些善良的中國人不顧自己的安危，為我們的飛行員提供掩護，并為他們療傷。在具有特殊意義的時刻，我們也向他們表示崇高的敬意，感謝他們作出的人道主義努力，是他們的幫助才使我們的飛行員能夠安全返回。杜立特行動雖然已經過去半個世紀了，但這些英雄們一直受到美國人民的敬仰和尊重。我們永遠不會忘記他們作出的偉大功勳，也永遠不會忘記為自由和正義事業作出貢獻的中國人。”
2012年迎來杜立特空襲70周年紀念，美國杜立特轟炸者協會特意邀請了浙江衢州江山的村民廖明發前往美國。他的父親廖詩原，正是當年救下3号機領航員Ozuk的人之一。
2017年4月18日，在杜立特空襲75周年紀念活動上，101歲的RichardE.Cole向他那79位已經逝去的戰友們舉杯緻意，并且将那隻屬于DavidJ.Thatcher的高腳杯倒置。
影視作品
杜立特空襲被成功地搬上了銀屏，誕生了1944年的《東京上空30秒》，風靡一時。影片翻拍自同名回憶錄，作者正是當時7号機的飛行員TedW.Lawson上尉。影片對空襲任務作到了非常精确的再現，得到了空襲隊員們的一緻認可。
1976年由傑克·斯米特導演影片《中途島戰役》，作為中途島戰役的起因，影片開始的時候，短暫的描述了一下杜立特空襲。
2001年好萊塢電影《珍珠港》（PearlHarbor）（由亞曆克·鮑德溫飾演杜立特）也描述了杜立特空襲。但是影片對于空襲本身和後期影響的描述都不準确，特别是将轟炸描繪成了對整個工業區的毀滅性打擊，與事實不符。
