B-25B на палубе авианосца "Хорнет", 13 апреля 1942 года

Кроме того, бомбардировщики должны были быть подготовлены к миссии. С них было снято всё, что не имело важного значения для того, чтобы освободить место для дополнительного топлива и снижения веса. Обрезиненный топливный бак ёмкостью 760 литров был установлен в бомбовом отсеке, ещё один топливный бака на 600 литров был установлен в кабине, и один топливный бак на 230 литров заменил пулеметы в турели. Наконец, десять канистр по 20 литров были погружены внутрь, их планировалось вручную добавлять в задний топливный бак во время полёта. Общий объём топлива стал почти в два раза больше, чем у стандартного B-25. Была снята рация весом 100 кг, как и секретный прицел Норден. Двигатели были оптимизированы для достижения максимальной эффективности использования топлива.

Помимо технической подготовки, Дулиттл также выбрал экипажи, все они были добровольцами, для всех 16 бомбардировщиков. Экипажи вылетели в Эглин, во Флориде, для прохождения интенсивной подготовки, отработки коротких взлётов и посадок, повышения навыков навигации, бомбардировок с низкой высоты и экономии топлива в полёте. После обучения некоторые пилоты могли взлететь с полосы длиной лишь 120 метров. Стрелки также готовились применять бортовое оружие для наземного боя после приземления. Все они знали, что тренируются для участия в очень рискованной особой миссии, но хотя Дулиттл несколько раз объявил в ходе обучения, что любой из них может покинуть команду, никто этого не сделал.

25 марта 1942 года, бомбардировщики перелетели в Калифорнию и были погружены на авианосец «Хорнет». Через неделю авианосная группа «Хорнета» (сам авианосец, 2 крейсера, 3 эсминца и 1 танкер) отправилась в Тихий океан. Секретность была такова, что только два человека на «Хорнете» знали, куда они направлялись, а именно, Дулиттл и капитан «Хорнета». Несколько часов спустя капитан Мичнер объявил всему экипажу: «Внимание! Цель – Токио!»

Экипажи бомбардировщиков сразу же приняли участие в своём первом брифинге о деталях миссии. Дулиттл будет лететь первым, один, и атакует Токио в сумерках. Огонь от его попаданий поможет следующим экипажам ориентироваться. Остальные 15 бомбардировщиков, пятью группами по три, будут бомбить промышленные цели на севере, в центре и на юге Токио, а также ближайшие города Нагою, Осаку и Кобе. Они должны были пролететь 750 км до Японии, а после сброса бомб, используя темноту, уйти и направиться в Китай, в район, который не был оккупирован японцами, и приземлиться там на специально подготовленную взлетно-посадочную полосу.