Фильм снимался на двух площадках — раздельно в США (режиссёр Ричард Флейшер) и в Японии. Вначале, японскую часть картины снимал Акира Куросава, но после двух лет бесплодной работы его сменил Киндзи Фукасаку (в фильм вошла всего одна минута из съёмок Куросавы). Съёмки консультировали ветераны войны с обеих сторон, в том числе непосредственный автор плана японской атаки, Минору Гэнда, имя которого не появляется в титрах.

В роли японского авианосца снимался противолодочный авианосец США Йорктаун (CV-10). В роли японских боевых самолётов — американские учебные самолёты T-6 Texan, «одетые» в фальшивые обтекатели. Авария Boeing B-17 Flying Fortress при посадке — подлинная съёмка настоящего самолёта и настоящей, не постановочной аварии. Истребители Curtiss P-40, поднимавшиеся в небо в фильме — настоящие, а десятки таких же, уничтоженных на земле — стеклопластиковые макеты.

Название фильма, непривычное для американского зрителя, стало одной из причин кассового провала в США (в Японии такой проблемы, конечно же, не было). Фильм, на производство которого было затрачено 25 миллионов долларов, принёс прибыль лишь десятилетия спустя, после выхода на видеокассетах. Достоверность и качество съёмок батальных сцен было и остаётся столь высоким, что кадры из «Тора! Тора! Тора!» неоднократно использовались в последующих фильмах в качестве «документальных». Интересно, что по выходу фильма на экраны американские кинокритики упрекали создателей фильма в том, что макеты боевой техники выглядят «картонными» — но время все расставило на свои места.