Cuộc không kích Doolittle là đề tài chính của bộ phim Thirty Seconds over Tokyo thực hiện năm 1944. Nó được dựa trên quyển sách cùng tên của Đại úy phi công Ted W. Lawson, một Raider trong nhóm Doolittle, đã bị mất một chân cùng nhiều thương tích nghiêm trọng khác sau khi máy bay của ông rơi dọc theo bờ biển Trung Quốc. Spencer Tracy đã đóng vai Doolittle và Van Johnson thể hiện Lawson. Cuốn phim được xem đã mô tả lại cuộc không kích khá chính xác và không thêm thắt, được các Raider nói chung chấp nhận. Các cảnh quay trong phim sau này được sử dụng lại trong những đoạn mở đầu của phim Midway và trong loạt phim truyền hình War and Remembrance.

Cuộc không kích cũng đã gây niềm cảm hứng cho hai cuốn phim khác. Bombardier của hãng RKO năm 1943 có sự tham gia của Randolph Scott và Pat O'Brien. Cao trào của cuốn phim là một cuộc tấn công xuống Nhật Bản do một nhóm máy bay ném bom B-17 Flying Fortress thực hiện. The Purple Heart thực hiện 1944 do Dana Andrews đóng là một câu chuyện hư cấu về một tòa án quân sự Nhật Bản xét xử các phi công Mỹ bị bắt giữ sau cuộc Không kích Doolittle.

Bộ phim Pearl Harbor năm 2001, với Alec Baldwin đóng vai Doolittle, trình bày một cuộc ném bom bị hư cấu nặng nề. Nội dung cuốn phim trình bày không chính xác việc lập kế hoạch, bản thân cuộc không kích và diễn biến tiếp theo, cho là đã gây hậu quả tàn phá nghiêm trọng cho cả một khu công nghiệp. Thêm nữa, nó còn bao gồm một trận đánh hoàn toàn hư cấu xảy ra giữa binh lính Nhật tại Trung Quốc và các phi công Mỹ, đưa đến cái chết của nhiều người của cả hai bên, và việc giải cứu của binh lính Trung Quốc.

Một cuốn phim hư cấu khác có liên quan đến cuộc không kích cũng từng được thực hiện vào năm 1943, Destination Tokyo có sự tham gia của Cary Grant, nói về một chiếc tàu ngầm hư cấu USS Copperfin. Nhiệm vụ của chiếc tàu ngầm là xâm nhập vào vịnh Tokyo và cho đổ bộ một nhóm lên bờ thu thập thông tin thời tiết cần thiết cho cuộc không kích Doolittle. Cuốn phim cho rằng cuộc không kích sẽ không được tung ra cho đến khi nhận được những thông tin được cập nhật sau cùng, tuy nhiên mọi báo cáo sau đó cho biết nó đã thực hiện mà không có thời gian để thông tin thời tiết do việc đụng độ với con tàu tuần tra đối phương.[10]

Nhiều quyển sách đã viết về đề tài cuộc Không kích Doolittle sau chiến tranh. Quyển Doolittle's Tokyo Raiders của C.V. Glines kể lại toàn bộ chi tiết về cuộc không kích, bao gồm kinh nghiệm riêng của mỗi đội bay B-25. Guests of the Kremlin là quyển sách mà Phi công phụ Bob Emmens mô tả lại cuộc phiêu lưu của đội bay mình như những con tin tại Nga sau khi hạ cánh trên đất nước này sau cuộc không kích. Quyển Four Came Home cũng của C.V. Glines kể lại câu chuyện của Nielsen, Hite, Barr, và DeShazer, những Raider bị giam giữ tại trại tù binh chiến tranh trong hơn ba năm. The First Heroes của tác giả Craig Nelson đi vào chi tiết những sự kiện dẫn đến cuộc không kích và diễn tiến tiếp theo của mọi phi công và gia đình của họ.

Một cuốn băng VHS có liên quan, với những đoạn quay đương thời về Doolittle và những sự chuẩn bị cho chuyến bay cùng việc phóng lên những chiếc B-25, đã xuất hiện trong DeShazer, câu chuyện về nhà truyền giáo-Trung sĩ Jake DeShazer của chiếc B-25 thứ 16, chiếc cuối cùng được phóng lên từ Hornet. Cuốn băng được quay dựa trên quyển sách The Amazing Story of Sergeant Jacob De Shazer: The Doolittle Raider Who Turned Missionary của tác giả C. Hoyt Watson. Vào đoạn cuối của cả cuốn băng lẫn trong quyển sách, sau chiến tranh DeShazer đã gặp gỡ Mitsuo Fuchida, vị chỉ huy và là phi công dẫn đầu của cuộc tấn công Trân Châu Cảng.

Nhóm nhạc rock Pere Ubu đã thu âm bài hát "Thirty Seconds Over Tokyo" vào tháng 9 năm 1975. Nó được phát hành lần đầu tiên dưới dạng dĩa đơn của Hearpen Records, chung với bài "Heart of Darkness"; và sau đó được tiếp tục phát hành dưới những album khác. David Thomas, trưởng nhóm Pere Ubu, công nhận là bài hát chịu ảnh hưởng từ cuộc không kích của Jimmy Doolittle.