東京上空三十秒
太平洋戦争が開戦してまもない1942年。昨年から相次いで続けられる日本の潜水艦によるアメリカ本土砲撃にアメリカ中で厭戦の雰囲気が漂うこの頃。アメリカ陸軍の中佐であるジェームズ・H・ドーリットル(スペンサー・トレイシー)は海軍と提携して奇抜な計画を実施した。それは、B-25爆撃機を空母に搭載し、日本近海より発艦、東京を空襲するという未だかつて無いものであった。
この作戦に参加するのは陸軍のローソン中尉(ヴァン・ジョンソン)、航空士のマクルア(ドン・デフォー)、など10名以上。かくして、過剰な減量化をしたB-25をなんとか空母に乗せて日本の海域にまで近づけることに成功する。ローソン中尉らは苦難の中、東京爆撃を実施し、中国大陸へ着陸、後に本国へと帰還した。