結果這一行動方案，從轟炸東京成開始，就象捅了馬蜂窩一般，一下子就遭遇了大批日本戰鬥機的圍追堵截。
和歷史上1942年4月空襲東京最大的不同是，現在是1943年二月，現在的日本防空力量遠勝歷史同期。由於日本僅在太平洋方向開闢戰場，沒有多點開花。本土也能保持相當數量的防空力量，加上有雷達相助，在追擊索敵時也能更加輕易地找到偷入家門裡的小偷。
八點二十分，當杜立特轟炸飛行隊飛到大阪上空時。首先就遭遇了第一批四架零式ii戰鬥機的攔截。而後，更多的飛機從其他方向趕來，不停地朝他的轟炸飛行隊猛。
本土遭遇美機轟炸，被日本海陸兩軍皆視為奇恥大辱，出於亡羊補牢以雪前恥的心態。當日矛盾重重的日本海陸兩軍，都將摧毀這波突襲的美機視洗刷屈辱的手段。
得知美機轟炸東京後，九州島各地的機場上，所有能起飛戰鬥機全部起飛。從最先進到的飛燕、迅雷到已經退居二線的零式，甚至連中島公司，兩名正在廣島測試的新式飛機的飛行員，也在八點半得到情報後，駕駛著正在測試中疾風戰鬥機升空索敵，併成功地擊落了一架b25。這也是這款因為發動機難產問題而遲遲不能服役的戰鬥機在實戰中取得的第一個戰果。
以杜立特為首的b25轟炸機聯隊，從進入大阪上空後。就不斷地遭遇各地趕來日本戰鬥機的攻擊。空戰從大阪一直打到廣島，甚至在進入海洋上空都不曾停息。
為了滿足遠距離轟炸的要求，這批b25的自衛火力被削減至最弱，結果在趕來的日本飛機面前，自衛火力薄弱的b25機群就成最好的美餐。
總計超過一百架的日本戰鬥機追上了杜立特轟炸機群，一路猛追猛打，整個空戰的過程慘烈到了極點。
二十日早上進東京上空進行轟炸的b25共有二十六架，但在日本上空和海上被擊落的，數量達到了驚人的二十二架之多。
只有四架b25逃過了日機的追殺。
由於在日本上空受到大批日本戰鬥機的圍追堵截，匆惶逃竄的美國轟炸機群已經顧不上按原定計劃撤離。完全是往裡飛安全就往哪裡飛，到後來更是四散而逃。
其中一架b25是在日機的追殺下被迫改變航向蘇聯境內飛行，最後迫蘇聯境內的機場上，飛機飛行員被蘇聯人扣押。b25機組成員共有5人。但降落時該機上僅有兩名飛行員身體狀況“良好”，餘下的三人則是兩死一重傷。
勉強逃入中國境內的三架b25也命運坎坷，其中一架在靠近中國山東海岸線時機體不支，被迫在海上迫降，五名飛行員中只有一人獲救。
另外兩架b25，一架勉強地進入中國領空時。身後還有兩架飛燕緊追不捨，當時飛燕戰鬥機上射擊的12。7毫米機槍已打得該機殘破不堪，甚至左邊的發動機也中彈起火，機上五名成員兩死兩傷，只有副駕駛員安然無恙。
幸運的是，此時來自中國方向的he151戰鬥機趕到，驅逐了日機。
飛燕戰鬥機本就是德國出口和授權日本生產的he151，卻在中國渤海上海遭遇了他的“兄弟”。和日本一樣，中國也引進了he151戰鬥機的生產線，並被命名為殲5。
在四中國戰鬥機的威脅性警告下，加上那架b25已經冒火，數量上處於劣勢的日本戰鬥機最後悻悻地撤退。而後這架身受重創的b25在殲5戰鬥機的引導下，勉強飛到大連機場迫降成功，殘餘的三名飛行員中又有一人事後死於中方的醫院。
最後一架b25是當時慘烈轟炸行動的幸運兒，在日本上空時，他在日機的追殺下避入一片雨雲中，追過了戰鬥機的追殺，雖然途中遭遇雷擊，卻本身卻安然無恙。最後該機成功地在中國山青島機場首陸。
該遭遇受最大的傷害是，其正師在爬下飛機舷梯時，不慎雙腳發軟摔下，折卻門牙兩個，可謂損失慘重，除此之外，機上其餘四名成員毫髮無傷，算是當日這次慘烈轟炸行動中最幸運的一個機組。
此次空襲東京，美國陸航出動了二十六架b25共計一百三十名飛機員和機組成員，但最後僅有十人逃脫，損失率超過百分九十，堪稱是慘烈無比的一次轟炸行動。而在日本上空被擊落的b25飛機上跳傘被俘的美國飛行員共有三十五人，其中十五人事後被日本方面以屠殺平民罪槍決。
歷史上因為轟炸東京而一炸成名的杜立特，他所駕駛的轟炸機在大阪上空被擊落，而本人也在飛機中被擊斃。
太平戰爭結束幾十年後，為