Тем временем адмирал Ямамото старался убедить начальство в необходимости провести неожиданный налет на Перл-Харбор. План нападения был представлен начальнику Генерального Штаба адмиралу Осами Нагано. Подробный план, подготовленный Ямамото, должен был стать последним аргументом, убеждающим морское командование в успешности всей операции. В период с 11 по 16 сентября в Императорской Академии ВМФ проводились штабные учения, отрабатывающие план воздушной атаки Перл-Харбора. В ходе учений стало ясно, что затопленные в мелководном заливе американские линкоры могут быть в короткое время подняты, отремонтированы и возвращены в строй. Атака была бы более эффективной, если бы ее проводили в глубоких водах Лахайни. Затопленные там корабли были ли бы потеряны для американцев навсегда. В ходе учений была назначена первая дата налета на Перл-Харбор — 16 ноября 1941 года. Однако эта дата была слишком близкой, чтобы авиация и флот смогли подготовиться к операции. Официально штабные учения завершились 20 сентября 1941 года.
В Генеральном Штабе ВМФ 24 сентября 1941 года, в оперативном отделе главнокомандующий флотом адмирал Ямамото участвовал в дискуссии, посвященной налету на Перл-Харбор. Одним из аргументов был тот факт, что имевшихся запасов топлива хватало бы на 18 месяцев боевых действий. Если Япония думала о проведении войны, то ее следовало бы начать немедленно, или забыть о ней навсегда. В ходе дискуссии столкнулись взгляды двух школ. Консерваторы считали необходимым сначала ударить на юге, и лишь в случае вступления Соединенных Штатов в войну, подготовиться к решающей битве, которая должна была произойти недалеко от Японии. Фактически, эти адмиралы намеревались провести еще одно Цусимское сражение. Сторонники адмирала Ямамото думали иначе. Они видели перспективы, открываемые авианосцами. Эффективность палубой авиации уже была доказана в ходе войны с Китаем. Конец спорам положил адмирал Ямамото, который заявил, что раз он занимает должность командующего, то всем следует исполнять его приказы.
24 сентября министр иностранных дел в зашифрованной телеграмме японскому консулу в Гонолулу приказал выяснить расположение американских кораблей. Особое внимание следовало уделить кораблям, пришвартованным парами. Базу в Перл-Харборе поделили на пять зон, это должно было облегчить обмен информацией.
4 ноября 1941 года во время заседания командования императорского ВМФ было принято решение о начале войны. На следующий день объединенный флот получил приказ № 1.7 ноября датой нанесения удара по Перл-Харбору было объявлено 8 декабря.
13 ноября «Акаги» поднял якоря и направился в сторону Кагосимы. На борт авианосца прибыли летные офицеры: Мурата, Фучида и Масуда. После полудня на борт «Акаги» прибыл адмирал Нагумо со своим штабом. Тем временем другие авианосцы эскадры принимали авиационные экипажи. Переброска большого числа техники и живой силы на авианосцы оказалось делом достаточно сложным. Провести операцию незаметно для американцев можно было только при известной подготовке и растянутости во времени. 16–17 ноября авианосцы «Сёкаку», «Дзуйкаку», «Сорю» и «Хирю» приняли на борт полный комплект самолетов.
17 ноября 1941 года все авианосцы, предназначенные для участия в операции, прибыли в залив Саэки. Линкор «Нагато» с адмиралом Ямамото на борту покинул Ивакуни и также бросил якоря в Саэки. В 15:00 Ямамото прибыл на «Акаги» вместе со своими начальниками штабов. На борту авианосца собралось около 100 высших морских и летных офицеров, в том числе вице-адмирал Нагумо со штабом, капитаны кораблей с помощниками, а также командиры авиачастей, перебазировавшихся на авианосцы. Ямамото произнес короткую речь, которую закончил заверением в успешности предстоящей операции.
Около 16:00 один за другим корабли покинули бухту Саэки. Первым в поход вышел авианосец «Хирю» с двумя эсминцами сопровождения. Следом за ним выступил «Сорю», также в сопровождении эсминцев. Вскоре авианосцы разошлись. «Хирю» обошел остров Окиносима и вышел в открытое море, направившись к точке сбора в районе Курильского архипелага. На закате «Сорю» обошел южную оконечность острова Сикоку и взял курс на залив Танкан. Позднее залив Саэки покинули авианосцы «Сёкаку» и «Дзуйкаку». Они взяли курс на залив Беппу, откуда также направились в сторону Курил. Тем временем удалось устранить неисправность в системе выхлопа «Сёкаку» и корабль смог продолжить участие в операции.
С наступлением темноты авианосец «Акаги» также поднял якоря и покинул залив Саэки. В районе острова Нанпо корабль взял курс на север и пошел в направлении залива Танкан, пройдя мимо Йокосуки и Иокогамы. Авианосец «Kara» перед сбором в заливе Саэки, в период с 11 по 14 ноября стоял в доке в Сасебо. 17 ноября, покинув залив Саэки, авианосец вернулся в Сасебо и принял на борт 100 торпед, предназначенных для удара по Перл-Харбору. Кроме того, на борт «Каги» поднялись специалисты из Йокосуки, которые уже в море завершили все необходимые переделки в конструкции торпед.
Одним из агентов японской разведки, отправленных на борту пассажирского парохода «Тайё-мару», был офицер морской авиации Сугуру Сузуки. В сентябре он получил приказ отправиться на Гавайи и собрать там всю добытую японской разведкой информацию. Вместе с Сузуки на Гавайи прибыли специалисты по подводным вооружениям Маэдзима и Мацуо. Задачей последнего было разработать план применения миниатюрных подводных лодок. «Тайё-мару» покинул Иокогаму и направился на север, двигаясь курсом, похожим на предполагаемый курс эскадры. На маршруте Сузуки каждый день проводил подробные метеорологические измерения, фиксируя видимость, силу и направление ветра, степень продольной и поперечной качки, а также состояние моря. Чем ближе корабль приближался к Оаху, тем более точными и подробными становились исследования офицера. На расстоянии 200 миль от Оаху он заметил первые американские патрульные самолеты. В 100 милях Сузуки отметил уже групповые полеты американцев. В то же время, к северу от Оаху не встретилось ни одного корабля. «Тайё-мару» вошел в залив Гонолулу утром в субботу 1 ноября. На следующее утро Сузуки и Маэдзима осмотрели в бинокль базу Перл-Харбор. Наблюдение затруднялось тем обстоятельством, что база находилась на значительном удалении от Гонолулу. На борт парохода в тот же день прибыл японский консул Кита, который передал офицерам информацию, собранную японской и немецкой разведкой. Сузуки передал консулу список из 100 вопросов, составленный штабом ВМФ. Кита убыл в консульство, чтобы там подготовить ответы. Там консул передал вопросник агенту Йосикаве. Йосикава работал целые сутки. В последний раз он лично проверил всю собранную информацию. Кроме ответов на вопросы разведчик представил множество карт и набросков. Он указал запасные аэродромы, и даже обозначил поля для гольфа, с которых при необходимости могли взлетать самолеты. Пока «Тайё-мару» стоял в Гонолулу, Сузуки постоянно занимался наблюдениями за американскими самолетами. 5 ноября корабль покинул Гонолулу и лег на обратный курс. 17 ноября «Тайё-мару» прибыл в Японию. Сузуки получил приказ прибыть на борт линкора «Хией». На следующий день линкор покинул Йокосуку и взял курс на залив Танкан.
