日本本土への艦砲射撃
連合軍の戦艦はレーダーとLORANを用いて標的を定め、23時10分に砲撃を開始した。アメリカ艦の標的は9か所の産業施設で、キング・ジョージ5世も似たような目標を攻撃した。1時10分に砲撃が終わるまでに、アメリカ戦艦は16インチ (410 mm)砲1238発、イギリス戦艦は14インチ (360 mm)砲267発を撃ち込んだ。また軽巡洋艦2隻は日立の南方にあったレーダーや電力施設に6インチ (150 mm)砲292発を放った。砲撃距離は23,000-35,000ヤード(21,000-32,000メートル)だった。
9か所の目標のうち砲弾が命中したのは3か所のみで、日立の産業区域全体に対する損害は「軽微」だったと判断された。その一方で、日立の市街地と重要基幹施設は相当な被害を受けた。翌日の18日から19日にかけての夜にはB-29爆撃機の空襲も受け、日立の市街地の79パーセントが破壊もしくは被害を受けた。 アメリカ海軍の公式な第二次世界大戦戦史では、「日本人個々人」は空襲よりも艦砲射撃の方を恐れていた、と主張されている。
ほとんどは製鉄所の敷地内に着弾したが、着弾の振動により市街地で台所火災が発生し、市街地の広範囲を覆う大火となった。また激しい砲煙でアメリカ軍機が視界を遮られ、着弾観測できなくなった影響で、軍艦も標的への正確な射撃が困難になった。艦砲射撃中、日本側からの航空機や砲による反撃は無かった。攻撃後、連合軍の航空機が撮影した製鉄所の写真をもとに分析が行われた。しかし分析官たちは、艦砲射撃の成果を過小評価していた。艦砲射撃の成果を空撮写真で分析するというのはアメリカにとってもほとんど初めての試みであり、分析官たちは、製鉄所の建物が一つも崩壊していないという点を重視し過ぎていた。なお戦後になって、この第一次砲撃の時点ですでに製鉄所は大損害を被っており、一時的に操業を停止せざるを得なくなっていたことが判明した。結果的には4週間分の生産量に相当する銑鉄と、2か月半分の生産量に相当するコークスが失われていた。また市街地では住宅1460棟が破壊され、市民424人が犠牲となった。また釜石湾に停泊していた第二十八号型駆潜艇1隻が砲撃を受け沈没し、乗員28人が戦死した。この時の砲撃に、連合軍捕虜5人が巻き込まれ死亡した。