ドーリットル空襲
結果

発表によって異なるが、日本側の被害は死者87名、重傷者151名（うち後日死亡1名）、軽傷者311名以上、物的被害は家屋400戸で、うち家屋全壊・全焼112棟（180戸）以上、半壊・半焼53棟（106戸）以上であった。このうち9名は日本軍高射砲の破片によると認められている。国際法上禁止されている非戦闘員に対する攻撃を故意に行った機もあった。
葛飾区にある水元国民学校では、高等科の生徒、石出巳之助が機銃掃射を受け死亡した。この学童には「悲運銃撃善士」という戒名が与えられた。
また、日本軍の航空機と勘違いし、手を振った学童に対しても機銃掃射したが死者は出なかった。ただし、このB-25（3番機）は学校屋上に設置されていた防空監視櫓を見て軍事施設と誤認した可能性がある。14番機は名古屋病院を爆撃したが、これは第3師団司令部を狙った攻撃がそれたためである。16番機は他のB-25に比べて積極的に機銃掃射を行った。
爆撃機隊は日本列島を横断し、中華民国東部にて乗員はパラシュート脱出した。この結、15機のB-25が全損となった（11機落下傘脱出、4機着水）。8番機はソ連のウラジオストクに不時着、乗員は抑留された（詳細前述）。爆撃機隊のうち、乗員戦死が1名、行方不明が2名、捕虜となったのが8名（後日3名処刑、1名病死。詳細後述）。ドーリットル中佐は陸軍准将へ二階級特進、隊員全員は重慶で蔣介石と宋美齢（蔣介石夫人）と晩餐会を共にした。5月5日、ドーリットルはダグラスDC-3で重慶を出発し、中東・アフリカ経由で5月18日にアメリカ（ワシントン）へ帰国。議会名誉勲章を授与された。他の隊員も順次帰国し、熱烈な歓迎を受けた。ただし、捕虜搭乗員への配慮から、作戦の全貌は秘密にされた。
昭和天皇は杉山元参謀総長からではなく東久邇宮稔彦王防衛総司令官に「真相を直接報告せよ」と勅命した。それに対し、東久邇宮防衛総司令官は「敵機は一機も撃墜できませんでした。また今のような体制では国内防衛は不可能です」と答申する。なお、大本営は「敵機9機を撃墜。損害軽微」「わが空地上両航空部隊の反撃を受け、逐次退散中なり」と発表した。中部軍に至っては、空襲直後に「東京防空隊ノ撃墜セシ機数7」を報告している。
しかし当日は晴天であり、墜落した航空機など市民からは一機も確認されなかった。このため、大本営の発表に対し、「皇軍は空機（9機と空気をかけた駄洒落）を撃墜したのだ」と揶揄するものもいた。そのため陸軍は中国大陸に不時着した16番機の残骸を回収し、空襲時に撃墜した機体として4月25日から靖国神社で展示して、国民の疑念を晴らそうとした。4月26日の朝日新聞は『まさしく大東亜戦下の靖国神社臨時大祭にふさわしい景観』と評している。陸軍報道部は「指揮官はドゥ・リトルだが、実際（被害）はドゥ・ナッシング」と発表した。ドーリットル空襲の結果、武藤章が解任されたとの見方もある。この空襲のため東京六大学野球の開会式が中止となった。
一方、日本軍は空襲に対して疑心暗鬼となっていた。空襲前日の4月17日、伊豆諸島沖を航行していたソ連商船「セルゲイ・キロフ」が駆逐艦「澤風」の臨検を無視して逃走し、「澤風」が拿捕する。ソ連船は4月22日まで拘留された。足摺岬沖のソ連商船「バンゼッチ」も、九九式艦爆2機から威嚇射撃を受けた。これはソ連商船がB-25の行動を本国に報告しており、空襲と関係があるものと疑ったためである。駆逐艦「早潮」はソ連商船の連行を命じられたが、悪天候のため一時見失った。
空襲後は各地の監視哨から存在しない敵大編隊発見の報告が入り、上級司令部を混乱させた。カモメの大群を「敵味方不明の大編隊」とする報告や、存在しない米軍機との交戦報告が多数寄せられている。一例として、大阪警備府は「ブリストル ブレニム爆撃機と目下大阪上空にて防空隊と交戦中」と4月19日に報告した。また陸海軍機に対する誤認と誤射が18日から21日にかけて多数発生し、鹿島空の九六式陸上攻撃機が陸軍戦闘機から誤射され、高橋光夫電信員が戦死した。誤認空襲警報により、天皇や皇族たちも臨時避難を余儀なくされた。
4月21日、神戸沖で公試中の水上機母艦「秋津洲」（艦長黛治夫大佐）は「B-25を発見、砲撃して撃退した」と報告する。実際は、九六式陸上攻撃機かダグラス輸送機に対する誤射であり、弾丸の破片が関西汽船所有の小型客船「天女丸」に降り注いだ。
一方、日本軍に逮捕された爆撃機搭乗員8人は、都市の無差別爆撃と非戦闘員に対する機銃掃射を実施した戦時国際法違反であるとして、捕虜ではなく戦争犯罪人として扱われた。アメリカは爆撃機搭乗員が捕虜になったことを知ると、「彼らは軍事目標のみを攻撃した」と事実とは異なる主張を展開した。5月6日、昭和天皇は蓮沼蕃侍従武官長に以下の希望を述べた。
日本武士道に反せざるよう
国際関係に悪影響を及ぼさざるよう
帝国臣民にして敵側に抑留せらある者（将来も起り得べし）に対する敵側の報復を誘わざるよう、穏便に行うこと
その後、上海市で開廷された軍事裁判（第十三軍軍事裁判所）の結果、1942年（昭和17年）8月28日に8名全員に対して「人道に反する行為を犯した罪」により死刑が言い渡された。
中央部では判決を支持する声が多かったが、天皇の意向を受けた東條首相は慎重姿勢であり、審議が続いた。
10月13日、参謀総長は支那派遣軍総司令官に対し死刑執行を3名（操縦士2名、銃手1名）とし、残5名を無期監禁とするよう希望する。14日、減刑命令発令。10月15日、上海競馬場で操縦士2名と銃手1名が処刑された（ディーン・E・ハルマーク〈ホールマーク〉中尉、ウィリアム・ファロー中尉、ハロルド・スパッツ軍曹）。10月19日、大本営陸軍報道部長は談話を発表した。
福留繁（当時、軍令部第一部長）は「陸軍はいつの間にか捕虜の処刑をすませ、天皇にも海軍にも事後奏上や通告ですませた」「日本を攻撃して捕虜になったら死刑になるという見せしめのためであった」と回想している。
1943年（昭和18年）4月23日、アメリカはドーリットル隊員が処刑されたことをはじめて報道する。また、日本政府に対して抗議を行う。
同時に日本側の行為を『野蛮人の蛮行』として非難し、大々的にプロパガンダに利用した。また日本の指導者であった東條英機を「血に飢えた独裁者」であると宣伝し、現在もアメリカ国内ではそのように認識されている。1944年（昭和19年）にこれら捕虜を描いた映画『パープル・ハート』が20世紀フォックスによって製作された。ガダルカナル島の戦いやアッツ島の戦いを経た同時期に至ると、連合国の間では日本人絶滅政策を検討するようになった。米軍の調査によれば、約半数の米兵が「平和が回復されるまで日本人（軍人・民間人関係なく）は一人残さず殺すべきだ」と考えていたという。1944年（昭和19年）12月の世論調査（戦争終了後、日本人に対する処置について）では、アメリカ国民の13％が日本人の全員殺害を希望するようになった。ルーズベルト大統領首席補佐官ウィリアム・リーヒ提督は「日本は我々のカルタゴ」と表現している（1942年9月）。
3人の遺体は火葬ののち国際赤十字を通じてアメリカ側に引き渡された。残り5人の死刑執行は猶予された（前述）。ロバート・J・メダー少尉は1943年（昭和18年）12月1日に南京で栄養失調による赤痢と脚気で死亡した。1人は1945年（昭和20年）当時重慶で療養していたと報道された。1945年（昭和20年）8月20日に捕虜が解放された。16番機爆撃手ジェイコブ・ディシェイザーは1945年（昭和20年）8月20日に北京で解放されたあとキリスト教の伝道者となり、日本で布教活動をおこなった。
真珠湾攻撃の飛行隊総隊長を務めた淵田美津雄中佐は戦後ディシェイザーの冊子を読んでキリスト教に興味を持ち、1949年（昭和24年）に改宗した。淵田はアメリカ伝道活動中、ジミー・ドーリットルと対面している。一方、ドーリットルは1945年（昭和20年）12月14日にマイアミでパーティを行ったが、攻撃隊参加者80名のうち20名（溺死2、事故死1、銃殺3、獄死1、他戦線での戦死13）が参加できなかった。ドーリットル自身は「指揮官は気に入りの部下を持ってはいけない。それは承知しているが、彼らは特別である。私は彼らのことが気になる。彼らは我が家族の一員である」と記述している。