在国家政治战略层次上确定了“南进”和对美开战之后，海军所要关注的就是纯军事问题了。作为联合舰队司令官，山本五十六在开战初期的军事战略制订上起了决定性作用。
当“舰队派”下定对美开战的决心之时，其战略决策却是与战术安排完全脱节的。“渐减邀击”的一个重要前提是日本仅以美国为对手。但在南进荷属东印度之后，日本必将同时与美、英、荷处于战争状态。假如在海军重兵投入南洋攻略作战之际，美国主力舰队早早前来进攻，那么日本将不得不停止南方作战。即使是在此状况下，重新部署舰队、层层邀击美国主力舰队也需要相当长的时间。这种要在大于欧洲面积数倍之战场上，通过持久战，自己独立维持十几年之想法是非常靠不住的。
曾任驻美武官的山本五十六深知，日本的国力和军事力量远不如美国，除了在开战之初就积极作战、先发制人，迫使美国处于守势之外，可以说别无他法。在1941年1月递交及川海相的《关于战备意见》中，他明确提出“要有在开战之初就决一胜负之思想准备”，“开战之初，就猛攻猛打，摧毁敌主力舰队，使美国海军与美国人民的士气沮丧到不可挽回的地步”，否定了被“舰队派”视为圭臬、以巨大空间跨度和较长时间为基础的“渐减作战”。山本甚至明确地将已经开始展现威力的航空兵作为这次奇袭作战的主力，以图实现袭击的大跨度和突然性，这的确是日本海军战略思想上一次不小的革命。
从这个角度上说，否定“渐减作战”是山本奇袭思维的亮点，因为它首先确立了一个大前提，匡正了最高决策者的头脑发热。“渐减迎击”意味着长期作战，但决策者却是抱着“打打看”的心理冒冒失失开战的，加上陆军从旁怂恿，对最终将战争进行到何种地步异常迷茫。而山本的打法意味着承认日本最终的战略目标是有限的，仅仅在于南方资源产地。因而攻击所要达到的目标也是有限的，即在开战之初摧毁美国在南方地区的力量，并使其难以在短期内得到恢复，以确保日本有足够时间实施对南方的控制。
太平洋战争之初，日军的整个作战计划大致如下：首先，进攻珍珠港、暹罗和马来亚北部，紧接着空袭吕宋岛各机场以及关岛、威克岛和吉尔伯特群岛，然后入侵香港，并在菲律宾和婆罗洲登陆；其次，占领马来亚全境、新加坡、俾斯麦群岛、缅甸南部以及荷属东印度的战略要塞；最后，通过一系列的作战行动，攻占荷属东印度的全部领土，并占领缅甸全境和印度洋上的某些岛屿。日本计划耗时150天完成以上动作，随后建立起稳固的防御圈以消化战果。事实证明，奇袭策略是有效的。珍珠港一役，日军以微弱损失击沉击毁美军战列舰5艘、击伤3艘；仅仅3天后，基地航空队又在马来海面击沉了英国Z舰队的“威尔士亲王”号战列舰和“反击”号战列巡洋舰；1942年2月15日，新加坡守军投降。3月9日，荷属东印度陷落，日本得到了梦寐以求的婆罗洲油田；5月6日，整个菲律宾最后还在抵抗的部分——巴丹半岛也向日军投降。人类战争史上速度最快、范围最广的胜利之一诞生了，而日本人付出的代价却只有15000名士兵、380架飞机和4艘驱逐舰。
抛却战略意义不大的印度洋作战不论，如果把日本开战后半年中取得的胜利看作奇袭战，那么接下来就应该是正面攻击战了。但这一阶段恰恰不在山本五十六事先估计的范围内：按照他的推断，完成第一阶段作战后，应该挟新胜之利与美国达成停战，巩固既得利益，但战局的发展显然有变为长期化的趋势。围绕下一阶段作战的思路，大本营海军部（即原军令部改称）、陆军部和联合舰队司令部发生了严重的分歧。
山本五十六认为，在工业实力强大的美国彻底开动起来之前，日本唯一的希望就是继续前进、力求速战速决，令美国人一时无法承受损失而倾向和平。因此，他主张消灭美国在夏威夷的基地，以防止美军重返中太平洋；而大本营海军部则倾向于发动攻势，占领新几内亚和俾斯麦群岛，以切断美国和澳大利亚的联系，他们甚至制订出了登陆澳洲的计划。陆军则反对继续扩大正面，主张以现有的马蹄形占领区为基础，构筑堡垒形阵地，将中心放回大陆上来。讽刺的是，恰恰是开战前希望打有限战争的日本海军，在“胜利病”蔓延下决定了继续拉长战线。到1942年3月，由于美国将澳大利亚建设为反攻跳板的迹象已经很明显，军令部的方案占了上风。但恰在此时，发生了杜利特空袭东京的事件（1942年4月18日）。
杜立特空袭造成的直接损失微乎其微，但它为山本在中太平洋地区发动新的攻势提供了契机。5月5日，军令部总长永野批准了山本五十六力主的中途岛作战计划。中途岛攻略的目标有二：首先，扩大日本现有的防御圈，获得一个监视珍珠港的前哨；其次，也是最重要的目标，引诱美军太平洋舰队主力前来决战，并将之歼灭。如果顺利达成，此后至少一年到一年半的时间内，日本不必担心美军反攻西太平洋。
问题在于，在发动中途岛进攻的同时，海军并没有中止在西南太平洋地区的行动。日本实际上是同时在打两场战役，而且中心还相距甚远。5月初，在珊瑚海海面发生的激战中，日军了损失1艘轻型航母和77架飞机，且构成舰队核心的机动部队单位之一——第5航空战队（“翔鹤”“瑞鹤”）损失严重、不得不回国整补，使接下来用于中途岛作战的南云忠一机动部队一下子损失了1/3的实力，而西南太平洋战局也没有取得任何突破，可以说是得不偿失。
至于中途岛战役这场联合舰队70年来的第一大战，无论是战役的主要倡导者山本五十六，还是具体设计中途岛作战（MI作战）的联合舰队作战参谋黑岛龟人（1893—1965），在实际操作中都出现了重大失误。为转移美军对实际战役目标中途岛的注意力，MI作战设置了一个遥远的次要作战区域阿留申群岛，并计划在6月3日首先空袭该地区；随后，6月4日，南云中将的第一机动部队（4艘航母）将空袭中途岛机场，瘫痪其反击能力并在附近建立水上飞机基地。在其后方约500公里处是由7艘战列舰、3艘巡洋舰和21艘驱逐舰组成的庞大主力部队，由山本亲率。6月6日，日军开始登陆中途岛。山本预计，在严格保密的情况下，美军要到登陆开始的6月6日才会开出珍珠港，这样正好落入山本的罗网；而如果美军将阿留申群岛方向判断为主战场，提前出动，则可能遭到日军南、北两支舰队的夹击。决战中以机动部队为先导，战列舰队随后跟进进行歼灭作战。
然而，如此庞大精密的计划，对个中所有部分都有明确的分工安排，也注定了其在灵活性上的欠缺。特别是其中的不可思议之处——一切围绕着登陆部队运转。因为无论登陆中途岛还是攻占阿留申群岛，都只是次要的战术任务，真正的目标是诱出美国舰队主力并予以消灭；但在实际作战中，日军优先考虑的却是战术需要。例如，不等待第5航空战队补充完成就发起作战，而原因之一是6月初的月光可以为登陆提供理想的光照；整个舰队的行动又必须考虑到行动缓慢的运输船队。从集中力量的基本军事原则上说，分出2艘航母前往阿留申群岛已是败笔，而主战场中减少到4艘航母的南云舰队也无力同时空袭中途岛和消灭拥有3艘航母的美军主力舰队。当破译了日方情报的美国舰队在6月4日突然出现在中途岛海面时，所谓的“命运的五分钟”也就只是日本人一块可怜的遮羞布罢了。
中途岛的惨败虽然严重，但并非终结。之后的瓜达尔卡纳尔战役才是揉碎日本帝国命脉的“血肉磨盘”。受运输能力和燃料的限制，日本无法一次性投入占有绝对优势的力量改变战局，只有陷入可怕的持久战，“不会打仗”，尤其是不会在占据相对优势的局面下打仗的问题也完全暴露了出来。
日本在战争初期能取得胜利，是以有针对性的计划，以及“精兵战略”下训练出的优秀海军航空兵及其装备为基础的。但随着战争的旷日持久，这点微薄的优势也迅速消耗殆尽；与此同时，战略指导的陈腐与短视，对关键性技术因素的忽视（尤其是情报战和雷达），在用兵、用人上的种种失误却日益暴露出来。以“决战主义”为目标、在“舰队派”主导下建成的联合舰队虽然拥有强大的火力和进攻机器，在正面作战中表现良好，却没有相应的后勤补给与保障措施，也不重视对敌方类似目标的打击。结果时间越长，敌人补充和增长得越快，自身却始终处于不断萎缩之中，最终决定了日本海军在太平洋战争中难逃失败的命运。而决定这一切的最根本前提恰恰是：资源和国力贫乏的日本根本不足以应对一场持续达数年之久的现代总体战争。
在瓜达尔卡纳尔的战役中，日本海军有2362名飞行员战死；之后持续达一年半的所罗门基地航空战中，日本海军更是损失了7096架飞机和7186名飞行员。开战时的精兵已经损失殆尽，但战情十分紧迫，为满足前线需要，飞行员的训练时间不得不受大幅缩减，仅完成起降、编队、投弹等基本科目的操演，航空队就被匆匆派上前线。到1944年初，绝大多数日本海军飞行员只能接受不到300小时的飞行训练，而他们的对手美国飞行员则是在500小时以上。海军主力第1航空战队搭载的第601航空队一半以上飞行员只有9个月空中经验（自飞行学校毕业起），与开战前航母飞行队14%的新手率相比，有51%的飞行员是刚刚结束训练课程、从未参加过实战的“菜鸟”。“那些在战前甚至连做梦都没有想过能接近战斗机的人，现在都被派出去打仗了。”
由于体制问题，日本陆、海军之间的矛盾一直未能获得解决，要实现作战上的配合，以及开展统一作战都极为困难。而根据明治宪法，负责作战、用兵的军令系统是与政府体制内的军政系统（陆、海军两大臣）独立的，作为统帅机关的陆军参谋本部和海军军令部将军队视为私产，甚至对首相和政府也多有隐瞒。在担任军令部第一部（作战）部长的福留繁主使下，海军对东条首相隐瞒了中途岛战败的情况，直到一个多月后，东条才从其他途径得到了4艘航母沉没的惨痛消息。不过这班人虽然仗没打赢，脾气倒是越来越大。1942年12月6日深夜，参谋本部第一部（作战）部长田中新一在首相官邸直接向首相兼陆相东条要求加征夺回瓜岛所需的船舶，当东条表示不同意时，田中竟指着后者的光头大骂“八嘎”！
1943年9月30日，御前会议通过大本营制定的《今后应采用之战争指导大纲》。新大纲的核心在于，中止自瓜岛撤退以来在东南太平洋方面持续进行的日美消耗战，抓紧时间建立“绝对国防圈”，以求得战略缓冲；在此期间，力求迅速充实以航空兵力为中心的陆海军战力，以主动对付美军反攻高潮。换句话说，大本营已经决定放弃自开战以来一直采用的“速战速决”战略指导，确立持久战方针。“绝对国防圈”的范围包括千岛群岛、小笠原群岛、内南洋中部和西部以及新几内亚西部、巽他、缅甸等地区，最前沿由班达海（位于南摩鹿加）方面后撤至东西加罗林诸岛—马里亚纳群岛一线。在“绝对国防圈”范围内，日军既要保持内线打击敌人的自由，又要阻止敌军空袭防卫圈内重要的资源产地和交通线，至少维持一到两年时间。在两年后，当日军力量已经足以恢复到发动大规模攻击时，再相机选取地点，进行战略决战。
问题在于，日本政府采纳“绝对国防圈”建议之时，美军的反攻已经开始了一年多，并且势头越来越猛。而“绝对国防圈”的建成和巩固至少还需要一年半的时间，以日本捉襟见肘的国力，要在如此之长的时间内维持这样一条防线并拒绝与美军进行消耗性交战，无异于痴人说梦。美国人很快就打上门来，逼迫着来不及完成飞机增产和船舶征用的日本人提前进行决战。1944年6月，美军兵发马里亚纳群岛，日军不得不动用其两年来积蓄的全部力量，发动战略决战“阿号作战”。
发生在菲律宾洋面上的“阿号”航母决战，日方称“马里亚纳海战”，美方称“菲律宾海海战”。象征着日本海海战荣光和东乡元帅亡灵的Z字旗，在联合舰队的历史上第三次升起。不独如此，“阿号作战”还被视为日本海军30年来精炼的对美渐减战略的集大成者，具有总决战的意义。经此一役，日本海军丧失大型航母3艘、舰载机600余架，两年来惨淡经营所积聚的反攻力量被完全摧毁。更具历史意义的是，“阿号作战”的惨败有力地证明：即使是在作战计划完备、战术设计高超、握有天时地利和先发制人的情况下，联合舰队也已经没有能力取得一场大规模决战的胜利了！到莱特湾之战后，联合舰队大型舰艇损失殆尽，再也无力改写战局。
“战争前途本来一清二楚，但又不能不打这场战争，我国的悲剧也就在这里埋下了根源。这场战争一定要打下去……而奇迹却始终没有出现。”（渊田美津雄语）
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