De Japanse verrassingsaanval op Pearl Harbor, op 7 december 1941, was niet alleen een schok voor de Amerikanen. Ook voor hun bondgenoten was de tactisch geslaagde luchtaanval op de slagschepen in de Amerikaanse basis in Hawaï een morele klap. Dit werd alleen maar versterkt door de snelle opeenvolgende Japanse overwinningen in de daaropvolgende maanden. In een ongelooflijk hoog tempo veroverden de Japanners geallieerd grondgebied zich uitstrekkend van Birma, Singapore en Nederlands Oost-Indië tot eilanden in Polynesië. Om het moreel te verbeteren vroeg president Franklin Delano Roosevelt, reeds twee weken na de aanval op Pearl Harbor, aan zijn hoogste stafofficieren, General George C. Marshall, General Henry H. Arnold en Admiral Ernest J. King, om een manier te bedenken hoe de Verenigde Staten een aanval konden doen op Japan zelf en wel zo snel mogelijk. Hoewel de stafofficieren zelf niets liever zouden doen, leek een aanval op Japan op dat moment onmogelijk.
Captain Francis S. Low, een onderzeebootofficier in de staf van King suggereerde een luchtaanval op Japan, uitgevoerd door middellangeafstandbommenwerpers van het leger die door een vliegdekschip dicht genoeg naar Japan gebracht zouden worden. King legde dit idee voor aan Captain Donald B. Duncan, zijn officier voor luchtoperaties. Duncan bestudeerde daarop verschillende typen bommenwerpers die op dat moment door de Amerikanen gebruikt werden. De Douglas B-18 Bolo viel volgens hem af omdat de 500 kilometer lange actieradius van het toestel te klein was. De Douglas B-23 Dragon kwam niet in aanmerking omdat het toestel een te grote spanwijdte had om gelanceerd te kunnen worden vanaf een vliegdekschip. De Martin B-26 Marauder kon niet ingezet worden omdat dit vliegtuig een te lange startbaan nodig had. De North American B-25 Mitchell voldeed volgens Duncan in theorie aan de eisen voor een dergelijke missie.
Vooral General Arnold was enthousiast over dit basisidee en hij ontbood Lieutenant Colonel James Harold Doolittle, een ervaren piloot en vlieginstructeur van de US Army in de Eerste Wereldoorlog en een stuntpiloot in de jaren 30. Doolittle was op 1 juli 1940 weer in dienst getreden en ingedeeld bij Arnolds staf in Washington DC. Doolittle kreeg opdracht om uit te zoeken welk toestel van de United States Army Air Force (USAAF) geschikt zou zijn om met een bommenlast van 900 kilogram op te stijgen van een startbaan die niet langer was dan 142 meter en niet breder dan 25 meter. Bovendien moest het toestel een actieradius hebben van bijna 2.500 zeemijlen. De ex-stuntpiloot onderzocht de mogelijkheden van dezelfde toestellen als Duncan had gedaan en kwam tot dezelfde conclusie. De B-25 Mitchell zou het kunnen, mits het toestel uitgerust werd met extra brandstoftanks. Arnold vertelde Doolittle nu pas waarom hij het onderzoek had moeten doen. Doolittle bood vrijwillig aan het project te leiden. Arnold nam het aanbod aan en beloofde Doolittle alle medewerking.
Het concept van de gedurfde Amerikaanse raid op Japan zag er begin 1942 als volgt uit: een marine-eskader zou vijftien B-25 Mitchells overbrengen naar een locatie 450 zeemijlen uit de kust van Japan. Hier zouden de toestellen opstijgen van een vliegdekschip en doelen in Japan bombarderen. De toestellen zouden daarna doorvliegen naar China waar zij opgenomen zouden worden in de Amerikaanse Tenth Air Force die op dat moment opgericht werd en het gevechtsgebied China-Birma-India toegewezen kreeg. Omdat de missie geheim moest blijven, mocht Doolittle niemand inlichten over de ware toedracht van de operatie, ook niet tijdens de voorbereidingen.
Over het belang van de missie schreef Doolittle later in zijn autobiografie:
“The Japanese had been told they were invulnerable. An attack on the Japanese homeland would cause confusion in the minds of the Japanese people and show doubt about the reliability of their leaders. There was a second, equally important, psychological reason for this attack…Americans badly needed a morale boost” (De Japanners werd voorgehouden dat zij onkwetsbaar waren. Een aanval op hun thuisland zou verwarring stichten onder de Japanse bevolking en het vertrouwen in hun leiders schaden. Er was echter een tweede en net zo belangrijke, psychologische reden voor deze aanval…de Amerikanen hadden dringend behoefte aan een morele oppepper).
Op 2 februari 1942 werden twee B-25 Mitchell bommenwerpers aan boord gehesen van het nieuwe Yorktown-klasse vliegdekschip USS Hornet (CV-8), op de marinebasis Norfolk, Virginia. Diezelfde dag werden beide B-25 toestellen succesvol gelanceerd vanaf het vliegdekschip dat zich enkele mijlen uit de oostkust van de Verenigde Staten bevond. De Hornet werd daarna naar de Amerikaanse oostkust gedirigeerd voor haar eerste oorlogstaken. Doolittle had intussen besloten dat de bemanningen van de Mitchells zouden bestaan uit een gezagvoerderpiloot, een co-piloot, een navigator, een bomrichter en een monteurschutter. 24 B-25 Mitchells en hun bemanningen werden voor de missie aangewezen. Zij waren afkomstig van drie squadrons van de 17th Bomb Group en het bijbehorende 89th Recconnaissance Squadron afkomstig van de AAF basis Pendleton, Oregon. Om de geheimhouding te handhaven trof Doolittle persoonlijk zoveel mogelijk voorbereidingen op de trainingen, onderdelen en apparatuur die hij nodig zou hebben, zonder aan iemand uitleg te geven.
De vier squadrons B-25 Mitchells uit Oregon werden in Minneapolis, Minnesota, uitgerust met extra brandstoftanks, brandstofleidingen, aangepaste bomrekken en filmcamera`s die elektronisch geactiveerd zouden worden als de bommen boven Japan afgeworpen werden. Daarna werden de 24 toestellen overgevlogen naar Columbia, South Carolina. Hier werd de vliegtuigbemanningen gevraagd of ze vrijwillig mee wilden doen aan een "dangerous mission". Bijna alle mannen van de vier squadrons meldden zich aan als vrijwilliger voor de zeer gevaarlijke, maar nog geheime opdracht. De vrijwilligers werden met hun toestellen naar Eglin Field in Florida gestuurd waar zij hun training begonnen. Doolittle zelf arriveerde op 3 maart 1942 op de Amerikaanse luchtmachtbasis bij Pensacola in het noordwesten van Florida. Hij verzamelde de 140 vrijwilligers, waarvan een klein aantal wapenspecialisten en mecaniciens, en sprak hen toe:
"My name`s Doolittle. I`ve been put in charge of the project you men have volunteered for. It`s a tough one and it will be the most dangerous thing any of you have ever done. Anyone can drop out and nothing will ever be said about it" (Mijn naam is Doolittle. Ik heb de leiding gekregen over het project waar jullie je als vrijwilliger voor aangemeld hebben. Het wordt een hele zware dobber en het zal de meest gevaarlijke missie worden die jullie ooit uitgevoerd hebben. Iedereen kan nu nog uit het project stappen en er zal nooit commentaar op gegeven worden).
Daarna drukte hij de mannen op het hart dat de missie zeer geheim was en moest blijven:
"This entire mission must be kept top-secret. I not only don`t want you to tell your wives or buddies about it, I don`t even want you to discuss it among yourselves". (Deze gehele missie moet topgeheim blijven. Ik wil niet alleen dat jullie je vrouwen en vrienden niet erover vertellen, ik wil zelfs niet dat jullie het onder elkaar bespreken)
Ondanks dat er slechts vijftien B-25 Mitchells ingezet zouden worden, ondergingen alle 24 bemanningen dezelfde training die geleid werd door Lieutenant Henry L. Miller van de US Navy. De overige bemanningen zouden als reserve fungeren. Zij werden getraind om op te stijgen van een extreem korte startbaan, om te navigeren op extreem lage vlieghoogte en om bommen te richten. Gaandeweg werden de Mitchells ontdaan van alle onderdelen die gemist konden worden om gewicht te besparen. Het moderne Norden bomrichtsysteem werd verwijderd omdat het op lage hoogte niet zo veel nut had en omdat het nog geheime instrument niet in Japanse handen mocht vallen. Het werd vervangen door een simpele maar doeltreffende constructie die bestond uit twee stukken aluminium. Verder werden de twee .50 machinegeweren uit de staartkoepel verwijderd en vervangen door zwart geschilderde bezemstelen om toch eventuele vijandelijke jagerpiloten af te schrikken. De onderste geschutskoepel en de licht gepantserde platen uit de neus werden geheel verwijderd.
Gedurende de trainingen viel één van de piloten uit door ziekte en Doolittle besloot om persoonlijk deze plaats in te nemen. Zijn bemanning zou vanaf dat moment bestaan uit co-piloot Lieutenant Richard E. Cole, navigator Lieutenant Henry A. Potter, bomrichter Sergeant Fred A. Braemer en monteur-schutter Sergeant Paul J. Leonard.
Intussen was stafofficier Duncan afgereisd naar Hawaï waar hij een bespreking had met de opperbevelhebber van de US Pacific Fleet, Admiral Chester W. Nimitz. Nimitz keurde het plan voor de Doolittle Raid goed en wees Admiral William F. Halsey aan om de Navy Taskforce voor de raid te leiden. Daarna werkte Duncan de plannen verder uit met de staf van Nimitz. Zij besloten dat de Taskforce moest bestaan uit zestien oorlogsschepen waaronder twee vliegdekschepen. Zeven schepen zouden de Hornet moeten begeleiden vanuit Alameda Naval Air Station bij San Francisco en rendez-vous maken met een Taskforce die bestond uit Halsey`s vlaggeschip, het vliegdekschip USS Enterprise, en zeven begeleidende schepen op de 180ste breedtegraad. Midden maart passeerde USS Hornet (CV-8) het Panamakanaal en zette koers naar Alameda. Duncan seinde naar Washington DC: "tell Jimmy to get on his horse". Dit codebericht betekende dat Doolittle zijn B-25 Mitchells moest overvliegen naar de westkust. Twee van de bommenwerpers waren tijdens de trainingen beschadigd geraakt, zodat tegen eind maart 22 toestellen arriveerden op McClellan Field bij Sacramento, Californië, voor een laatste inspectie. Enkele dagen later werden zestien van de B-15 Mitchels, hun bemanningen en de Army-wapenspecialisten en -monteurs van de Doolittle-groep overgebracht naar de Hornet.
Op 2 april 1942 vertrok Taskforce 16.2, bestaande uit het vliegdekschip USS Hornet, de zware kruiser USS Vincennes, de lichte kruiser USS Nashville, de vloottanker USS Cimarron en de torpedobootjagers USS Gwin, USS Meredith, USS Monssen en USS Grayson uit San Francisco. Vijf dagen later vertrok Taskforce 16.1 uit Hawaï. Dit eskader bestond uit het vliegdekschip USS Enterprise, de zware kruisers USS Northampton en USS Salt Lake City, de vloottanker USS Sabine en de torpedobootjagers USS Balch, USS Benham, USS Ellet en USS Fanning. Op 12 april 1942 ontmoetten de twee eskaders elkaar op weg naar Japan en gingen op in Taskforce 16 onder Admiral Halsey. Zowel Halsey als Doolittle beseften maar al te goed dat Taskforce 16 een bijzonder groot risico liep. Als de zestien schepen voortijdig ontdekt zouden worden en het tot een gevecht zou komen met Japanse oorlogsschepen, zouden de 16 B-25 Mitchells, die op het vliegdek van USS Hornet stonden vastgesjord, overboord geduwd moeten worden om het dek vrij te maken voor de gevechtsvliegtuigen van het vliegdekschip. Eventueel onderzeebootgevaar zou geheel door de acht torpedobootjagers afgeweerd moeten worden. Bovendien riskeerden de Amerikanen het verlies van twee bijzonder waardevolle vliegdekschepen. Al met al was Taskforce 16 bijzonder kwetsbaar in deze fase van de oorlog met Japan.
Onderweg naar Japan lichtte Doolittle zijn raiders in over hun doel. De bemanningen van de bommenwerpers reageerden enthousiast en waren bereid om alle gevaren van de missie te ondergaan. Doolittle vertelde hen dat het de bedoeling was om tot op 480 zeemijlen van Japan te varen en dan, laat in de middag, op te stijgen vanaf de Hornet. De eerste bommenwerpers zouden Tokyo bereiken onder dekking van de duisternis en vooral brandbommen afwerpen. De brandende doelen zouden een baken vormen voor de volgende bommenwerpers die doelen toegewezen kregen in Tokyo, Yokohama, Yokosuka, Nagoya, Osaka en Kobe. De B-25 Mitchells zouden elk totaal vier 500 ponds bommen afwerpen. De brandstofvoorraad, die door de extra brandstoftanks was uitgebreid van ruim 2.600 liter tot 4.300 liter, zou voldoende moeten zijn om na de raid het vasteland van China te bereiken.
Op 17 april 1942 laadden de oorlogsschepen olie uit de vloottankers die daarop, begeleid door een aantal torpedobootjagers, terugkeerden naar hun thuisbases. De volgende morgen, 18 april om 07:38 uur, werd op de radar van USS Enterprise een klein schip waargenomen waarop een verkenningsvliegtuig werd gelanceerd. De piloot ontdekte een Japanse patrouilleboot en seinde naar de Enterprise: “believed seen by enemy”. Dit bericht zette een kettingreactie in beweging aan boord van de Amerikaanse schepen. Admiral Halsey seinde naar de Hornet dat de B-25 Mitchells onmiddellijk gelanceerd moesten worden. De kruiser USS Nashville viel de Japanse patrouilleboot No. 23 Nitto Maru, een voormalige visserstrawler, aan en bracht het Japanse schip fatale schade toe. De Japanners waren gewaarschuwd maar verwachtten vliegtuigen die normaal gesproken gelanceerd werden van vliegdekschepen en een betrekkelijk kleine actieradius hadden. Hun tegenacties kwamen dan ook te laat op gang. Om 08:20 uur steeg Doolittle als eerste op vanaf het 142 meter lange vliegdek van de Hornet. Nog geen uur later vertrok de zestiende bommenwerper, die als reserve was meegenomen maar op het laatste moment op last van Doolittle uitgerust was om deel uit te maken van de raid, vanaf het Amerikaanse vliegdekschip. Alle B-25 Mitchells kwamen veilig in de lucht zij het 10 uur en ruim 170 zeemijlen te vroeg. Doolittle wist maar al te goed dat het bereiken van China door de langere afstand heel kritiek werd.
Overzicht van de 16 B-25 Mitchells in volgorde van opstijgen vanaf USS Hornet:
USAAF serie nummer | Squadron | Doel | Piloot | Geland of gecrasht |
40-2344 | 34th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Colonel James H. Doolittle | Gecrasht Chuchow, China |
40-2292 | 37th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Travis Hoover | Noodlanding Ningpo, China |
40-2270 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Robert M. Gray | Gecrasht Chuchow, China |
40-2282 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Everett W. Holstrom | Gecrasht Shangjao, China |
40-2283 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Captain David M. Jones | Gecrasht Chuchow, China |
40-2298 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Dean E. Hallmark | Noodlanding in zee bij Wenchu, China |
40-2261 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Ted W. Lawson | Noodlanding in zee bij Shangchow, China |
40-2242 | 95th Bombing Squad | Tokyo | Captain Edward J. York | Geland 65 kilometer onder Vladivostok |
40-2303 | 34th Bombing Squad | Tokyo | Lieutenant Harold F. Watson | Gecrasht Nanchang, China |
40-2250 | 89th Recconnaissance Squad | Tokyo | Lieutenant Richard O. Joyce | Gecrasht Chuchow, China |
40-2249 | 89th Recconnaissance Squad | Yokohama | Captain C. Ross Greening | Gecrasht Chuchow, China |
40-2278 | 37th Bombing Squad | Yokohama | Lieutenant William M. Bower | Gecrasht Chuchow, China |
40-2247 | 37th Bombing Squad | Yokosuka | Lieutenant Edgar E. McElroy | Gecrasht Nanchang, China |
40-2297 | 89th Recconnaissance Squad | Nagoya | Major John A. Hilger | Gecrasht Shangjao, China |
40-2267 | 89th Recconnaissance Squad | Kobe | Lieutenant Donald G. Smith | Noodlanding in zee bij Shangchow, China |
40-2268 | 34th Bombing Squad | Osaka | Lieutenant William G. Farrow | Gecrasht Ningpo, China |
Rond het middaguur bereikten de niet in formatie en laagvliegende B-25 Mitchell bommenwerpers Japan en bombardeerden bijna allemaal succesvol hun toegewezen doelen. Het toestel van Lieutenant Holstrom werd echter aangevallen door Japanse jachtvliegtuigen en moest de bommenlast in Tokyo Bay afwerpen. Enkele andere Mitchells werden eveneens aangevallen door vijandelijke vliegtuigen, maar geen enkel Amerikaans toestel liep fatale schade op. De doelen in de verschillende Japanse steden bestonden uit wapenfabrieken, scheepswerven en andere militaire en industriële doelen. Vijftien van de bommenwerpers draaiden na het bombardement af naar het zuidwesten, richting China. De B-25 van gezagvoerder York had door een mechanisch defect meer brandstof verbruikt dan de andere Mitchells en moest uitwijken naar de Sovjet-Unie. Hij hoopte dat de Sovjets overgehaald konden worden om het toestel van brandstof te voorzien zodat hij alsnog kon uitwijken naar China en zette de bommenwerper 65 kilometer onder Vladivostok aan de grond. De Sovjets wilden hun neutraliteit tegenover Japan echter handhaven en waren daarom genoodzaakt de B-25 in beslag te nemen en de bemanning te interneren.
De vijftien bommenwerpers die op weg naar China waren, werden op het laatste moment geholpen door een noordoostenwind die de toestellen in de juiste richting hielp. Doolittle en tien andere gezagvoerders lieten de bemanningen de vliegtuigen per parachute verlaten nadat ze boven het Chinese vasteland waren aangekomen. Eén van de bemanningsleden, Corporal Faktor, die tot de bemanning behoorde van Lieutenant Gray`s toestel, kwam om bij het verlaten van zijn toestel. De overige vier piloten kozen ervoor om hun B-25 Mitchell een noodlanding te laten maken voor de Chinese kust of op het land. Twee bemanningsleden verdronken toen zij pogingen ondernamen om al zwemmend de kust te bereiken. Vier raiders werden zwaargewond door Chinese boeren overgebracht naar een door missionarissen geleid ziekenhuis. Doolittle en de overige raiders, die veilig geland waren, werden door Chinese militairen en burgers geholpen om onbezet Chinees gebied te bereiken. Uiteindelijk wisten 64 van hen Chungking te bereiken waar zij buiten het bereik van de Japanners waren. Acht bemanningsleden werden gevangengenomen door Japanse troepen voordat zij in veiligheid gebracht konden worden.
Om de Amerikaanse piloten en bemanningsleden te vinden startten de Japanners de zogenaamde Zhejiang-Jiangxi campagne in de gelijknamige Chinese provincies, die sinds de Japans-Chinese invasie door Japan bezet waren. Hierbij gingen zij nietsontziend te werk en om aan informatie te komen werden Chinese burgers gemarteld en ter afschrikking vermoord. De Japanners zetten zelfs biologische wapens in om dorpelingen, uit wraak voor hulp aan de Amerikanen, om het leven te brengen. Het Japanse leger ging ook over tot het ontruimen en onklaar maken van alle mogelijke vliegvelden en terreinen die door geallieerde vliegtuigen gebruikt zouden kunnen worden om bombardementsvluchten uit te voeren tegen het Japanse thuisland. Ook hierbij werd de plaatselijke bevolking niet ontzien. De Japanners zouden zo`n 250.000 Chinezen ombrengen tijdens hun zoektocht naar de Doolittle Raiders, als wraakacties en bij gedwongen ontruimingen.
De schade die door de zestien B-25 Mitchells was toegebracht aan de Japanse steden was bijzonder klein. De Japanners deden de Doolittle Raid in april 1942 nog af als de Do-Nothing Raid maar tegelijkertijd bewees de geweldadige Zhejiang-Jiangxi campagne dat hun trots diep gekrenkt was. Vooral het feit dat de Japanse strijdkrachten niet bij machte geweest waren om de aanval af te slaan en op deze wijze de keizer te beschermen woog voor hen heel zwaar.
Het succes van de Doolittle Raid had ook een strategische impact. Zo werd het snelle vliegdekschipeskader van admiraal Chuichi Nagumo, dat de aanval op Pearl Harbor geleid had en de maanden daarna succesvol geallieerde oorlogsschepen in de Indische Oceaan aangevallen en tot zinken had gebracht, ter verdediging van het thuisland teruggeroepen naar Japanse wateren. Dit was een enorme opluchting voor de vooral Britse, maar ook Nederlandse, Australische en Amerikaanse marines in dat gebied. Verder werd een viertal jachtvliegtuiggroepen in Japan gehouden terwijl die eigenlijk dringend nodig waren in de strijd in de Pacific.
Het belangrijkste strategische gevolg van de Doolittle Raid was echter het definitieve besluit van het Japanse opperbevel om de aanval op de Midway Islands en de Aleoeten door te laten gaan en zelfs te vervroegen. De opperbevelhebber van de Keizerlijke Japanse Marine, admiraal Isoroku Yamamoto, had gepleit om de verdedigingscorridor rond Japan uit te breiden en te verstevigen door de bezetting van de Midway Islands, ten westen van Hawaï, en de Aleoeten, een eilandengroep behorende tot en zuidwestelijk gelegen van Alaska. Hij wilde bovendien de Amerikaanse vliegdekschepen tijdens deze missie uit hun tent lokken en ze in een definitieve slag verslaan. De generale staf van de marine, onder leiding van admiraal Osami Nagano wilde Australië isoleren door Fiji, Nieuw-Caledonië en Samoa te bezetten. De legerleiding zou het liefst door willen stoten in China om zoveel mogelijk grondgebied te veroveren. De geslaagde Doolittle Raid liet alle Japanse leiders inzien dat Yamamoto gelijk had. Daarom werd de verovering van de Midway Islands en de westelijke Aleoeten goedgekeurd en zelfs naar voren geschoven op de agenda. De Slag bij Midway, die uit deze plannen zou voortvloeien, zou desastreuze gevolgen hebben voor de Japanse marine. Door een samenloop van omstandigheden en doordat de Amerikanen er in geslaagd waren om de geheime radiocodes van de Japanners te breken, lukte de Amerikanen om vier Japanse vliegdekschepen tot zinken te brengen terwijl er slechts één Amerikaans vliegdekschip verloren ging. Japan kon deze kapitale schepen en de bijbehorende vliegtuigen en piloten niet vervangen, waardoor de Slag bij Midway hét omslagpunt werd in de strijd in de Pacific. Vanaf dat moment was er een einde gekomen aan de overwinningen van de Japanners.
Het meest directe gevolg van de Doolittle Raid was puur psychologisch. De Amerikanen kregen door de snelle overwinning een enorme morele boost terwijl de overwinningsroes van de Japanse strijdkrachten abrupt doorbroken werd en het vertrouwen van de Japanse bevolking in diezelfde strijdkrachten geschaad werd. Bovendien zou het nieuws van de slachting door het Japanse leger onder de bevolking in de Chinese provincies Zhejiang en Jiangxi de anti-Japanse sentimenten onder de geallieerden enorm aanwakkeren.
64 Doolittle Raiders arriveerden na vele omzwervingen in de stad Chungking, het huidige Chongqing, dat in onbezet Chinees gebied lag. De meesten van hen vlogen nog vele missies voor de geallieerden. Sommigen als onderdeel van de Tenth Air Force in Zuidoost-Azië en sommigen in Europa. Dertien van hen zouden nog tijdens de Tweede Wereldoorlog omkomen tijdens gevechtsmissies.
Op 15 augustus 1942 werd de Verenigde Staten door het Zwitserse consulaat in Shanghai op de hoogte gebracht van het lot van de vermiste tien bemanningsleden van de B-25 Mitchells die als zesde en laatste opgestegen waren. Twee van hen, Sergeant Dieter en Corporal Fitzmaurice, waren verdronken en acht waren gearresteerd door Japanse troepen en opgesloten in het hoofdkwartier van de Japanse politie in Shanghai. Op 19 oktober van datzelfde jaar kondigden de Japanners aan dat de acht ter dood veroordeeld waren, maar dat voor sommigen van hen de straf omgezet zou worden tot levenslange opsluiting.
Pas in februari 1946 kwam de volledige waarheid aan het licht tijdens een oorlogstribunaal dat gehouden werd in Shanghai en waarbij enkele Japanse officieren terechtstonden voor oorlogsmisdaden. Nadat de Amerikaanse vliegers opgepakt waren, werden zij onder zeer slechte omstandigheden gevangengezet. Op 28 augustus 1942 werden drie van hen, Lieutenant Hallmark, Lieutenant Farrow en Corporal Spatz, schuldig bevonden aan oorlogsmisdaden zonder dat hen verteld werd wat deze beschuldigingen precies inhielden. Zij werden ter dood veroordeeld en op 15 oktober geëxecuteerd op het openbare kerkhof te Shanghai. De overige vijf werden onder erbarmelijke omstandigheden opgesloten. Door de slechte voeding leden de mannen al snel aan dysenterie en andere ziektes. In april 1943 werden de vijf gevangenen overgebracht naar Nanking waar op 1 december van datzelfde jaar Lieutenant Meder overleed aan ondervoeding. Daarna kregen de overige vier Lieutenants, Nielsen, Hite en Barr en Corporal DeShazer, een betere behandeling waardoor zij de oorlog konden overleven. Op 15 augustus 1945 werden zij door Amerikaanse troepen bevrijd.
De vijfkoppige bemanning van de B-25 Mitchell die in de Sovjet-Unie was geïnterneerd, werd in 1943 overgeplaatst naar Ashgabat, 32 kilometer ten noorden van Iran in het huidige Turkmenistan. Diplomatieke pogingen van de Amerikaanse regering om de vijf vliegers vrij te krijgen hadden al bijna een jaar niets opgeleverd. Captain York en zijn bemanning konden echter verrassend eenvoudig ontsnappen uit hun nieuwe onderkomen in het zuidwesten van de Sovjet-Unie en werden door smokkelaars overgebracht naar het Britse consulaat in Iran waar zij op 11 mei 1943 arriveerden. Uit documenten die na de oorlog vrijkwamen bleek dat de NKVD, de geheime dienst en voorloper van de KGB, de ontsnapping gearrangeerd had om zo de schijn van neutraliteit tegenover Japan op te houden en tevens de geallieerde vliegers vrij te krijgen.
De Doolittle Raiders waren er in geslaagd om een non-stopvlucht met B-25 Mitchell bommenwerpers uit te voeren van ruim 2.250 mijl (ongeveer 4.100 kilometer). Dit opende vele mogelijkheden voor de Amerikaanse luchtmacht om verder technisch onderzoek te doen naar langeafstandsbommenwerpers. Die zouden er komen in de vorm van de Boeing B-29 toestellen bijgenaamd Superfortress, de belangrijkste opvolger van de B-27 Flying Fortresses. De B-29`s zouden, in tegenstelling tot de 16 B-25 Mitchells van Doolittle, enorme schade toebrengen aan de Japanse steden. Verder was de Doolittle Raid de eerste gelegenheid waarbij de US Navy nauw samenwerkte met de US Army. Er werden belangrijke lessen geleerd die ten voordele gebruikt zouden worden bij toekomstige amfibische landingen op eilanden in de Pacific.
Doolittle werd in juli 1942 gepromoveerd tot Brigadier General en sloeg dus de rang Colonel over. Bovendien kreeg hij al op 19 mei 1942, uit handen van president Roosevelt, de Congressional Medal of Honor, de hoogste militaire decoratie die door de Amerikaanse regering toegekend kan worden. Hieruit bleek eens te meer hoeveel waarde Roosevelt en zijn staf hechtten aan het succes van de Doolittle Raid. Alle 80 Doolittle Raiders ontvingen al dan niet postuum het Distinguished Flying Cross en alle raiders die gesneuveld of gewond waren ontvingen bovendien het Purple Heart. Ook de Chinese regering kende de raiders een onderscheiding toe.