这时，整个珍珠港空中的高层被断云遮盖，而下面浓烟滚滚，严重妨碍着俯冲轰炸机队寻找目标。飞高了，不易找到目标；飞低了，又不能进行俯冲。与此同时，美军的所有高射炮都已开始对空射击，在珍珠港上空形成了绵密的火网。
军舰上的高射炮对空齐射时，会在空中形成一道道柱形集束弹幕。在空中飞行的日本人可以清楚地看到这些弹幕。
江草海军少校发现这一情况后，便大胆地向着射出集束弹幕的方向俯冲。当飞机俯冲到一定高度的时候，他可以清楚地看到正在开炮射击的那艘敌舰，并立即修正瞄准，对这艘敌舰进行轰炸。
其余80架俯冲轰炸机立即依照江草的这种战法，先找集束弹幕，然后朝它俯冲下去。
从“赤城”号上起飞的山田昌平海军上尉专找“庞然大物”攻击。他看到有一处集束弹幕最密，以为一定是“庞然大物”射来的，立即带领中队向射出弹幕的方向俯冲下去。可下去后一看，原来是一群陆上炮台，只好又驾机升高，重新寻找目标。
俯冲轰炸机队的81架飞机采取这种办法，主要攻击了港内的战列舰，其次是巡洋舰，还有不少是驱逐舰。
日机的第二攻击波袭击，将珍珠港变成了一个浓烟滚滚的地狱，黑色、暗红色、蘑菇状的滚滚烟尘喷向空中，犹如一大团暴雨云合拢后又分散开来，到处充满了辛辣、恶臭、呛人的气息。
在第一攻击波袭击中受伤的“内华达”号启动后驶进航道，它不想在这座“坟墓”中等死，它想尽快离开这个港口。
“内华达”号的舰艏有一个被炸开的像一间屋子那么大的洞，舰桅上那面破碎的旗帜飘动着，似乎表示着对日机的反抗。当它慢慢地从大火熊熊的“亚利桑那号”旁经过时，看到3名幸存者在舰旁游着，于是从舰上抛下一条绳子，那3个人爬上了“内华达”号。当“内华达”号从倾覆的“俄克拉荷马”号战列舰旁驶过时，一种恐惧感紧紧抓住了舰上每一个人的心。
此时，江草海军少校的飞行员看到“内华达”号在他们下面破浪前进，认为这是一个一举两得的绝好机会，既可击沉这艘战列舰，还可以用这艘沉船封锁住珍珠港。
于是，日本飞机像一群苍蝇似的扑了过去，走马灯似的发起了攻击。在冰雹一般的弹雨中，“内华达”号中了6颗炸弹，浓烟和烈火从甲板上升起，舰艉在下沉。在这万分危急的时刻，“内华达”号突然改变了航向，向左边窜去。为了避免自己的战列舰在沉没时堵塞珍珠港入口处航道，舰长有意抢滩。结果，这艘战列舰在霍斯皮特尔角搁浅。至10点45分，拖船才把这艘战列舰拖到珍珠港入口航道西侧。军舰前部已被炸毁，舰艏楼受到严重破坏。全舰共有3名军官和47名士兵阵亡，另有5名军官和104名士兵受伤。在“内华达”遭到重创时，舰长和航海长都不在舰上，只有一名预备军官担任临时指挥。
日机的第二波攻击也大约持续了1小时。这次攻击进一步扩大了第一波攻击的战果。
