日後，美軍開始使用破壞力驚人的B-29超級堡壘(Superfortress)空襲日本，與B-29相比，杜立特空襲造成的破壞着實微不足道，據稱空襲後不久，遭轟炸的設施就都修復一新。杜立特機隊對8個主要目標，5個次要目標實施了轟炸。在東京，目標包括一座燃料儲藏倉庫，一座鋼鐵廠和數座發電廠。在橫須賀，McElroy中尉駕駛的13號機投下的炸彈中，至少有一枚炸到了幾近完工的日本帝國海軍龍鳳號航空母艦，使航母不得不在船塢中躺到11月方纔完工出航。另外有6所學校和1家陸軍醫院也遭到了轟炸。
儘管轟炸效果很小，但空襲的消息一經發出，美國上下一片歡騰。之前從珍珠港遭襲，到日本接連佔領東南亞領土和島嶼，媒體報道的一向都是壞消息，在這個時候就特別需要從前線傳來的勝利消息來鼓舞人心，無論勝利來自於多麼小的一場戰鬥。
杜立特空襲也對日後二戰的戰略形勢產生了影響，儘管在當時並未認識到這一點：空襲使得日軍意識到了本土防禦的脆弱，隨即從各條戰線上召回部分部隊安排本州島的防禦。在印度洋上，由南雲忠一大將指揮的主力航母作戰羣擁有五艘速度極快的大型航母，所攜帶的艦載機隊也屬帝國海軍中最強的一支。這支艦隊的存在沉重打擊了英國皇家海軍和盟軍在印度洋的物資運輸航線。南雲的艦隊曾一度挺進至最西面的錫蘭(今斯里蘭卡)，對部署在那裏的英國港口和皇家空軍機場實施了數次空襲。然而杜立特空襲迫使日本爲了防守本土，將南雲的艦隊召回了日本，從而一下子緩解了對印度洋上皇家海軍的壓力，更使得戰備物資得以較安全地由商船運抵印度後再輸往中國。這樣看來，杜立特空襲迫使日本下了一子敗棋。
從美軍航母可以安然無恙地靠近日本本土這一點來看，日本帝國海軍的重大失職也是無法推卸的。遭到空襲之後，日軍得知實施攻擊的轟炸機並非艦載機，而是大型的雙引擎陸基轟炸機。帝國海軍最高司令部苦惱於搜尋可能用作這些陸基轟炸機起飛的島嶼，卻始終沒能搞清楚陸基的敵機究竟從何而來。海軍司令山本五十六考慮到本土防禦力量的脆弱，由於在夏威夷到日本本土之間的海域確實存在島嶼，山本認爲必須拿下這些島嶼，否則無法排除美軍利用這些島嶼起飛陸基轟炸機空襲日本的可能性。於是山本下定決心集中力量以佔領戰略要地中途島，遂爆發了中途島海戰。此役，日本帝國海軍4艘大型航母被悉數擊沉，損失慘重。
