由于“大黄蜂”号航空母舰上的升降机只能运送战斗机等小型飞机，
对B-25轰炸机则无法运送。所以B-25B轰炸机不能放入航母机库中，
只能停放在甲板上。为防止航母航行中飞机滑动相撞，所有飞机都用绳索固定好。
120名志愿报名的飞行员经过严格的训练，已经掌握了在短距离内起飞和降落的技术。因“大黄蜂”号航空母舰装不下24架轰炸机，陆军航空队从中挑选出80人，每5人为1个机组，共16个机组，配备16架B-25B轰炸机，由詹姆斯·H·杜利特尔中校任带队长机，组成空袭东京的轰炸机队。
1942年3月26日，16架B-25B轰炸机由爱格林基地，低空转场飞往加利福尼亚州旧金山对岸的阿拉米达基地。由海军机务人员用牵引车把B-25B轰炸机拉到了“大黄蜂”号航空母舰的甲板上，并用绳索将飞机固定好。
1942年4月2日，载着16架B-25B轰炸机和机组人员的“大黄蜂”号航空母舰，由舰长米切尔率领，在“维森斯”号和“纳希维尔”号驱逐舰和1艘加油船的护送下，从美国西海岸旧金山进入太平洋，向西急驶。在夏威夷，由美国海军少将威廉·F·哈尔西率领的“企业”号航空母舰担任护航任务向西北方向航行。当“大黄蜂”号航空母舰到达中途岛北部后，与“企业”号航空母舰汇合，2艘航空母舰和其他几艘护航、保障舰船组成第16特混舰队，“企业”号航空母舰担任旗舰。第16特混舰队于4月8日就从珍珠港出发，船员们个个都十分纳闷，不知舰队要开往什么地方。
停放在“大黄蜂”号航空母舰甲板上B-25B轰炸机非常密集，
稍有不慎就会发生碰撞或掉入海中。
停泊在军港内的美国“企业”号航空母舰（右）准备加入第16特混舰队作为旗舰
“大黄蜂”号航空母舰，是美国约克城级航空母舰的改进型，在太平洋战场上建立卓越功勋，最大的功绩是因首次运载16架B-25B中型中程轰炸机空袭日本东京而载入史册。
“大黄蜂”号航空母舰，全长246.9米，标准排水量19800吨，航速33节（约61千米/小时），每小时20节航速可续航8220海里（约44384千米），飞行甲板长252.2米，可载90架战斗机，全舰人员2919名。它与约克城首舰相比，增大了舰体和航速，加强了防护，开放式机库，有3部升降机，可快速将飞机送上甲板或送回机库，岛式上层建筑和烟囱连为一体，形成美国航空母舰的基本型。“大黄蜂”号航空母舰的这些设施，为B-25A中型中程轰炸机上舰创造了条件。经过短期的特殊改装，使16架B-25A轰炸机全部放在甲板上。
“大黄蜂”号航空母舰上的防空火炮，炮手们正在对空试射。
“大黄蜂”号航空母舰，按照甲板上要停放16架B-25轰炸机，
又要保证轰炸机能够从甲板上安全起飞的要求进行改造，拆除了舰炮，
增加了飞行甲板的长度。这是“大黄蜂”号航空母舰改造后在海上试航。
平时，作战飞机存放在“大黄蜂”号航空母舰甲板下的机库内；
战时，作战飞机由升降机送至甲板。“大黄蜂”号航空母舰可载36架俯冲轰炸机、
18架战斗机、15架鱼雷攻击机，共69架。
B-25B/H“米切尔”中型中程轰炸机：乘员5人，1941年美国北美航空公司制造，
机长16.48米、翼展20.60米、机高4.80米，装2ⅹ1700马力莱特R·2600-9“塞克隆”型
14缸气冷星型发动机，全重12292千克，最大速度507千米/小时，升限823 0米，
航程2170千米（经改装后增加载油量，航程可达3800千米），
武器2挺12.7毫米机枪、2挺7.7毫米机枪，携带3枚227千克炸弹和1枚227千克燃烧弹。
B-25B轰炸机驾驶舱操纵采用驾驶盘，右边是正驾驶座位，
左边是副驾驶座位，舱内只有比较简单的飞行仪表。
B-25B轰炸机三面图
B-25B是全金属双发双垂尾中型中程战术轰炸机，是B-25A的改进型。乘员有正、副驾驶员，领航员，轰炸员和射击员，乘员座舱均有防弹装甲；有5挺12.7毫米固定和活动机枪，自卫火力较强；采用前三点可收放起落架，机身弹舱内最多可挂载1500千克炸弹。为了执行轰炸日本东京的任务，对使用的B-25B轰炸机进行了改装，将机头的固定机枪改为活动炮塔，机枪也由1挺增加到2挺。同时，将机身下部重268千克的机枪座卸掉，“诺尔登”式的轰炸瞄准具也卸了下来，换上了C·R·格里宁上尉设计的低空瞄准具。一些无关的设备也卸了下来，以减轻重量，增加一个1500升防弹油箱和10个容积为18升的小油捅。这样可以增加B-25A轰炸机的航程和续航时间。
1942年4月14日，“大黄蜂”号航空母舰与担任支援、护航任务组成的第16特混舰队，从中途岛北部海域开始向日本进发。指挥这次作战行动的是美国海军少将威廉·F·哈尔西，他在“大黄蜂”号航空母舰上向全体舰员和飞行员宣布：“大家听着，再也没有什么比我们接受这项任务更为光荣的了，这是人们对我们的信任，‘大黄蜂’航空母舰要运载杜利特尔中校以及飞行员横渡太平洋，一直到离日本海岸几百海里的地方，用从航空母舰上起飞的B-25轰炸机去轰炸东京。”全体人员立即欢呼起来。飞行员们这时才明白，为什么要进行短距离内起飞训练。
当天，“大黄蜂”号航空母舰舰长米切尔拆开了印有“绝密”字样、装有上级命令的密封信袋，他代表国防部向全体轰炸机队人员宣读了作战计划：第16特混舰队编队尽可能隐蔽地从东部接近日本列岛的主岛本州岛。4月19日至20日夜间，当编队驶抵距东京835千米的海域时，由杜利特尔中校第一个起飞，在飞往东京的途中，他以灯光和投放照明弹为其余飞机指示航向。其余15架B-25B轰炸机紧随杜利特尔飞行，对东京、横滨、川崎、横须贺、名古屋、四日市、和歌山以及神户等地区进行等轰炸。整个计划都是在夜间实施。当轰炸机飞离航空母舰后，为确保航空母舰的安全，特混舰队编队迅速返航。B-25B轰炸机起飞后不再返回航空母舰，完成轰炸任务后将在中国机场降落。曾是美国驻日本大使馆的海军武官斯蒂芬·尤里克少校，向大家介绍了日本和中国的有关情况，这对执行此次任务是至关重要的。负责作战的戴维·琼斯向大家介绍了航线上的地形、地物和地名。他又拿出日本5个目标城市的照片给大家看，要大家牢记5个目标城市的特征。此后，舰上一片繁忙景象，空、地勤人员按照作战计划，认真地进行战前准备。4月17日晚上，哈尔西少将才向其他舰船上的人员宣布，此行是要去轰炸日本东京。
“大黄蜂”号航空母舰上的B-25B轰炸机在进行起飞前的检查和维护
哈尔西少将和杜利特尔中校与空、地勤人员，在“大黄蜂”号航空母舰上的
B-25B轰炸机旁合影，杜利特尔手里拿着日本勋章准备挂在炸弹上。
应海军电影摄制组的要求，哈尔西少将和杜利特尔中校与空、地勤人员，在“大黄蜂”号航空母舰上的B-25B轰炸机旁合影。杜利特尔中校向大家转达了美国海军作战部部长欧内斯特·金海军上将、陆军总参谋长马歇尔上将、陆军航空队总司令亨利·H·阿诺德将军的问候。战前，一些美国海军士官曾经被日本授予勋章。珍珠港事件后，他们愤然地把那些日本勋章退回司令部。不知谁出了个主意，把勋章挂在炸弹上，将这些勋章连本带利还给日本。哈尔西少将把1枚勋章小心地挂在227千克炸弹上，两眼闪烁着坚毅的目光对大家说：“诸位，我命令你们，把这枚勋章连本带利还给日本！祝你们成功。”
4月18日清晨，距离日本东京还有700海里，突然云层中出现一架日本侦察机，但很快就飞走了。日本侦察机是否发现了美国第16特混舰队编队的行踪，不得而知。
正当太阳从波涛汹涌的大海上冉冉升起的时候，美国“企业”号航空母舰派出的侦察机报告，发现一艘日本渔船。后来知道，这是日本海军第五舰队临时征用的第23号“日东丸”渔船，正在东京以东720海里的警戒线上值勤。突然，这条30米长的武装渔船上的船员惊奇地发现，有一支舰队正在向日本急驶；船长急忙用望远镜观察，认清是美国航空母舰编队。与此同时，美国舰队也发现了日本渔船。“维森斯”号舰长立即向哈尔西报告：“正前方10海里处发现一艘日本巡逻船。” 哈尔西得知非常恼火，特混舰队从离开美国起就一直采取无线电静默，防止日本情报部门侦听到特混舰队的动向；他立即命令编队改变航向，以期特混舰队编队不被日本巡逻船发现，避免被日本方面摸清美军特混舰队编队的真实意图。
“日东丸”渔船已经紧紧盯上了美军特混舰队编队。6时30分，“日东丸”渔船用电台向日本联合舰队报告了这一紧急重要情报。美军特混舰队编队截获了这份电报，事态立刻紧张起来。最近几天，美国国防部与美军太平洋舰队之间频繁的通讯联络，已经引起日本海军的注意，特别是山本五十六上将，他经常在想，日本人用航空母舰舰载机偷袭了珍珠港，难道美国人就不会用同样的方式回敬日本？他从美国人的心理及美军的军事动向推测，美国很有可能会对日本本土进行空袭。根据日本陆、海军国土防卫协议，日本本土的防空由陆军负责。但任何对日本本土的空袭必然来自海上，海军必须首先在海上拦截和歼灭来袭敌机。为此，日本海军已命令把海军航空兵部队集中到东部地区，以防万一。此时，接到“日东丸”渔船的急后，联合舰队司令部即刻采取应急措施，调兵遣将，准备打击美军特混舰队编队。
山本五十六命令实施《对美舰队作战第3号方案》：（一）先遣部队（即潜艇部队）、机动部队、南洋部队和北方部队投入对美军特混舰队作战；（二）主力部队根据需要进行支援；（三）第十一航空舰队（即岸基航空部队）派一部分兵力到本土东部待命。
随后，又命令刚刚从南线回到本土的第二舰队司令官近藤海军中将，立即率领横须贺军港的所有水面舰艇部队出击。同时，高须四郎海军中将的第一战列舰战队的4艘战列舰从广岛火速起航，支援近藤作战。在印度洋上作战凯旋而归、尚且位于台湾南端巴士海峡的南云海军中将的机动部队，也应做好作战准备。与此同时，山县正乡海军少将指挥的第26航空战队的32架中型轰炸机，在12架“零”式战斗机掩护下，迅速从东京附近的木更津航空基地起飞，飞向美军舰队。
山本五十六根据情况判断，美国舰队驶向日本是准备与日军舰队寻机作战，是一场海战。因此，完全按照海战的要求在调兵遣将。但没有想到美国航空母舰上载着轰炸机，去轰炸日本。因为当时航空母舰不可能载B-25这样的轰炸机。这不能不说，这是山本五十六判断上的失误。这也说明，这次作战行动完全出乎人们的意料。
这时，“日东丸”号渔船向美军特混舰队编队冲过来，并向特混舰队开火射击。美军“纳希维尔”巡洋舰以密集炮火向“日东丸”号渔船猛烈射击，将“日东丸”号和另外2艘渔船击沉。美军特混舰队编队受到巨大的挑战，空袭东京的作战行动面临严峻的考验。如果仍按原计划进行，必然是凶多吉少，很可能前功尽弃；如果优柔寡断，必将遭到日军反击，特混舰队编队损失必定惨重，空袭东京的计划也难以达成。哈尔西将军立即决定，在日本舰队和航空兵出动之前提前行动。
4月18日，天气十分恶劣，“大黄蜂”号航空母舰在波涛汹涌的海上颠簸着。8点10分，航空母舰上拉响了“进入战斗准备”的警报，扬声器里传出急促刺耳的声音：“B25全体飞行人员请注意，立即登机！B-25全体飞行人员请注意，立即登机！”海军人员在忙着给飞机补充加油（飞机的主副油箱一直是满满的，但为了补足蒸发掉的部分，海军舰上勤务员又在认真地为飞机补充加油），挂炸弹……
飞行指挥塔台前竖起一块告示牌，上面写着磁方位的校正值和风速。“大黄蜂”号航空母舰以54千米/小时速度逆风前行，这有利于起飞。8点18分，杜利特尔中校的1号机组第一个起飞。航空母舰在汹涌的风浪里一上一下，杜利特尔迎着狂风，开车、滑跑、冲出飞行甲板……只见轰炸机离开飞行甲板后就向海里下沉，舰上所有的人都为杜利特尔捏了一把汗，马上轰炸机又慢慢拉起来，冲向天空。随后，一架架B-25B轰炸机从“大黄蜂”号航空母舰上起飞，最后1架B-25B轰炸机离开航空母舰已是9时21分。轰炸机队采用低空、单机纵队跟进队形，保持无线电静默（改装时，飞机上的无线电通讯设备已被拆除），在杜利特尔中校带领下，向日本东京飞去。按事先规定，到达日本本土后，编队解散，各机按计划自行选定轰炸目标，完成轰炸任务后，各自单独飞往中国机场降落。这时，哈尔西将军已命令第16特混舰队编队迅速离开日本海面返航。
杜利特尔轰炸机队从“大黄蜂”号航空母舰起飞时，
“企业”号航空母舰上的战斗机已提前起飞担任空中警戒和掩护。
在B-25B轰炸机驾驶舱里的杜利特尔中校
“大黄蜂”号航空母舰仅有150米长的飞行甲板跑道，跑道画有为引导飞机用的白线，
要求B-25轰炸机的左轮一直要压着细一点的白线起飞，才不致于挂着上部的建筑。
这样，飞机就大大向左偏离了飞行甲板的中心线，左轮离甲板边缘只有两、三码的距离，
左机翼大部分悬在舰外。旁边粗一点的白线作为驾驶员的目测线，保证飞机起飞不会偏离方向。
杜利特尔驾驶B-25B轰炸机离开“大黄蜂”号航空母舰飞行甲板后就向海里下沉，
随即又升了起来，向天空飞去……“大黄蜂”号航空母舰上的人员都在关注着他起飞。
杜利特尔轰炸机队从“大黄蜂”号航空母舰上起飞，
其他担任护航、保障舰船上的人员不断挥动帽子欢送他们。
从“企业”号航空母舰上拍摄到的，
“大黄蜂”号航空母舰上的B-25B轰炸机正在有序地起飞。
