東京大轟炸的行動背景：美國急需報復日本的偷襲
珍珠港遭襲之後，美軍戰場上連吃敗仗。公眾一片嘩然，士氣低落。1941年12月21日在白宮召開的參謀總長聯席會議上，美國總統富蘭克林·D·羅斯福向與會成員指示軍隊應盡快組織針對日本的報復性打擊。
打擊採取空襲的模式，這一概念來自於負責反潛法案參謀次長的海軍上校Francis Low。他曾經幾番視察位於弗吉尼亞州諾福克的海軍機場，發現那裡的跑道塗上了航空母艦甲板上的圖案，用作飛機著艦訓練。1942年1月10日Francis Low向海軍上將Ernest J. King匯報了這一發現，他認為只要加以訓練，雙引擎的陸基轟炸機能夠從航母甲板上起飛。King表示同意，遂任命本已退役的空軍中校杜立特負責策劃方案並帶領行動。杜立特退役之後，從事民用飛機事業，是當時著名的飛行員和航空工程師。
執行空襲的轟炸機方面，要求至少能攜帶一枚重達2000磅(910公斤)的炸彈續航2400海里(4400公里)，在當時所有的飛機中，最終選中了北美航空公司出產的B-25B米切爾轟炸機。軍方也曾考慮過B-26Marauder，B-18 Bolo和B-23 Dragon三款轟炸機，但因各種理由未予使用。B-26起飛時的最短滑行距離超過了航母甲板，B-23的機翼寬度比B-25大了近一半，佔地太大，若帶上航母，不僅作戰飛機數量要削減，更會撞上島式塔樓。幾番斟酌後，杜立特選擇了B-18和B-25。但不久B-18也因機翼太寬被淘汰。
B-25屬新款飛機，尚未用於作戰，這也是杜立特所擔心的一點。但之後B-25的測試顯示了它足以滿足此次空襲的要求。在杜立特首次匯報方案時，他的計劃是空襲結束後，飛機可以飛往海參崴，這樣航程就可縮短600海里(1000公里)，依據租賃法案，著陸之後這些B-25可暫時移交給蘇聯，機組人員就可返回美國。為此白宮派專員前往蘇聯密談，卻無果而終。原因就在於蘇聯於1941年4月早已同日本簽訂了中立條約，斯大林不想拿同美軍合作來得罪日本。白宮認為，即便蘇聯同意降落，機組人員也有被移交給日方的危險。因此降落蘇聯的方案遭到否決。