虽然一部分b-25遇上了防空炮火以及日机的追击拦截，却没有任何b-25被击落，仅joyce中尉的10号机轻微受伤，机身被打出了洞。16架轰炸机中，只有4号机因机枪失灵，日机死缠不放，将炸弹扔入东京湾，未能实施轰炸。
轰炸结束之后，16架轰炸机中的15架沿着日本南部海岸向西南飞往中国东部，按照杜立特的计划，浙江境内的几座机场会亮起灯塔指引他们降落，然后经加油后再飞往重庆——国民党的战时首都。
另外1架则因为燃油消耗过快，在明显撑不到中国海岸的情况下，前往海岸更近的苏联。
美国的这次空袭引起了极大的震动，尤其是对于日本本土的民众更是如此，由于当日日本东京附近地区正进行防空演习，不少部队及民众刚看到飞机时，以为是演习的日本飞机。直到从天而降的航弹爆炸之后，他们才惊慌失措的发现头顶飞行的是美军飞机。
甚至于当时正在御所开会的一干日本高级军政官员和天皇不得不临时休会，然后躲到了地下防空工事里。
愤怒之余，在 遭到轰炸后，大本营参谋本部当即将此情况通报给在南京的中国派遣军，命令其拦截撤往中国方向的美军机群。
18日晚间驻杭州的敌第22师团，向派遣军报告，在傍晚发现两架国籍不明的飞机，从杭州上空通过西去，但是由于时间的关系他们没办法让战机升空拦截。
当夜，中国派遣军又接到驻武汉的第11军报告，1架美军的飞机，在南昌西北的长江中着水，机上5名飞行员事先跳伞，已全部被俘。
后来日军根据多方面的情况综合，得知这16架飞机中，有1架飞至苏联海参崴地区，15架飞向中国，其中1架在浙江的象山、1架在南昌附近迫降，8名飞行员被俘。
此外还有1架在江西省宜黄县迫降，机组5
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