下午4点，美军航空兵鼓起余勇，发起第三次反击，这次终于多方协调后编成了一个集团，而不是分散后乱糟糟的小集群，总共300余架飞机分成前后2个梯队。日本舰队现在夏威夷以北850多公里处，海军攻击机不太够得着，只能派19架4u为陆航护航，其实就算够得着海航也完全啃不动整个海航攻击机只剩下63架，倒是港口被击沉护航航母上的飞行员据说抢救了三分之二上来，还算让英格拉姆舒了口气。
海航有心无力，陆航同样损失惨重，第三次反击是杜立特把陆航手头最后一批b-29b-17b-25b-24等全部拿出去打，甚至因熟练飞行员不够，还把早上出击过一次、幸存的飞行员也拉上去用。不过航程近一些的飞机还是保留了下来，杜立特和英格拉姆两人不可能真把所有飞机都打光万一明天日军再攻一次呢？
松田千秋也知道这差不多是美军最后一搏，他按照堀悌吉的指示把所有剩余战斗机全部派去，居然也凑齐了170多架飞机，很多日军飞行员也是两次上阵，甚至还有飞行员从冰冷刺骨的海里捞起来仅仅休息1个多小时又冲出去上阵。论坚韧和忍耐力，千锤百炼、精挑细选的甲飞基层军官或从16岁就开始在乙飞预科里艰苦磨炼、摸爬滚打的日军飞行员可比美军飞行员强得多他们一直是当士兵来培养的，而美国陆航很多飞行员以前不过是农药机喷洒员！
日军飞行员还拥有一个显著的心理优势：被击落大不了跳伞，有60%概率还能被自己人救上来！
在大批战机离开的同时，经过数小时努力，珍珠港港口附近爆破疏导终于成功，燃烧的重油顺着克伦特工兵连爆炸出来的通道缓缓流入太平洋，然后在海面上熊熊燃烧起来，过火面积随注入海水重油的增多不断扩大，但有这个宣泄口后，市区里火势蔓延得到了控制。据不完全统计，珍珠港内一共将近32万吨各类燃油报销，瓦胡岛以外各岛扣除今日出击使用的燃油外，大约还有6万余吨各类油料。现在燃油成为夏威夷最重要的管制品，没有英格拉姆和杜立特点头，任何人不得动用。
美军第三次进攻一直持续了整整70分钟，双方损失再次扩大，日军这次损失近15万吨船舶：
轻型航母千代田号沉没，连带损失19架攻击机；
护航航母浅间丸沉没，龙田丸大破，其后被本方驱逐舰击沉；
损失第2艘护卫航母并连带燃油损失，损失飞机运输舰1艘连带23架飞机；
重巡洋舰筑摩号重创并宣布弃舰、铃谷号中创；
轻巡洋舰神通号、木曾号沉没；
驱逐舰夕云、卷云、风云先后沉没（均属夕云级），秋月、若月号防空驱逐舰沉没或重创后弃舰。
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