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随后，联合舰队又提出了全力进攻中国，最后拿下重庆的建议。东条又一次予以否决。在他看来，对日本来说这样做是自不量力。
正当研讨战略计划时，1942年2月12日，山本将他的指挥部从“长门”号迁到了12月份刚从吴港下水的超级战列舰“大和”号上。同具有32年舰龄的“长门”号相比，“大和”号从设备到官兵的居住条件，都显得格外先进、豪华。山本坐镇在他的新的海上司令部里，率领着他的舰队，停泊在懒户内海；加上令全日本人感到自豪的南云的航空舰队在南太平洋上为所欲为，真是踌躇满志。既然陆军和海军不可能就协同进攻的目标取得一致意见，山本就决定按照他自己的意愿，寻找一个海军能独立完成的作战方案。
前边说到，山本虽然对开战之初日军在各条战线上所取得的战果感到满意，但却又陷入了一种更深的不安和忧虑，即美国人可能空袭帝国的首都东京。山本清醒地看到，夏威夷一战，并没有把美国的航空母舰和巡洋舰送进坟墓，相反这些舰只仍然完好无损，它们完全有能力随时对日本本土特别是东京进行小规模的打了就跑的袭击。
根据陆海军国土防卫协议，本土的防空是由陆军负责。但是，很明显，对日本本土的任何空袭必定来自海上，海军应该首先在海上拦截和歼灭敌机。山本特别意识到海军的这一责任。他本人用舰载机偷袭了珍珠港，难保美方不用同样的手段加以回敬。再说，他自己在华盛顿任日本驻美武官多年，十分了解美国人好勇斗狠的性格。他估计，美国迟早会寻机对日本本土进行空袭的。
必须绝对保证天皇所在地东京的安全，已成为山本朝夕不忘的事情，为此他甚至表现出病态的敏感。他对日俄战争期间发生的一桩事一直记忆犹新。当时，一支俄国舰队突然出现在东京湾外面，一时首都人心惶惶，老百姓纷纷逃到山里避难，负责对付俄军的第2舰队司令长官上村海军中将的住宅遭到了愤怒群众的石块攻击。一想到这里，山本就忧心忡忡，心有余悸。他反复思忖
从1942年2月1日开始的美海军舰载机对马绍尔群岛、吉尔伯特群岛和威克岛等一系列大胆的空袭，进一步加深了山本的忧虑。为防止悲剧的发生，山本设立了一条舰艇了望线，其范围离日本本土东岸600—700海里，南北约1000海里，每天还辅以飞机远程巡逻。但这些被动的防御性措施不符合山本的性格，为了捍卫大日本帝国的国土和帝国海军的尊严，他决定再度出兵太平洋。他把沉思的目光落到组成中途岛的那两块针尖大的陆地。山本的想法是，占领中途岛，将其改造为日本空军基地和攻打夏威夷的出发点，可能的话，再进攻美国的阿留申群岛，使日本的空中和海上的防卫范围向东扩展2000海里，并将美国的太平洋舰队诱使出来，进行一场打垮拖烂的战斗，把它消灭在太平洋上。
4月2日，作战参谋渡边安次带着联合舰队关于进攻中途岛和阿留申群岛的作战计划来到东京征询军令部的意见。军令部再次对这一计划表示坚决反对，其中作战部作战课课长富同定俊大佐和他的航空专家三代辰吉中佐反对得尤为强烈。富同认为，中途岛难以补给供应，而且会经常受到美远程飞机的袭击。这块环礁对日本没有战略价值，他甚至提出美国也不会为这块弹丸之地派出舰队冒险。他对山本的使节渡边说道
“关于中途岛作战计划问题，不是我傲慢不逊，我认为，山本根本就没有战略眼光，没从大的战局上着想。第二阶段的作战，首要的也是最关键的，应该是切断美国与澳大利亚的联系，防止美国把澳大利亚作为前进基地。即使到现在我也这样认为。”
三代是最强烈反对中途岛作战计划的。他主张攻打新喀里多尼亚，以切断同盟国的交通线，迫敌于靠近日本基地而远离美国海区进行决战。作为富同作战课里唯一的飞行员，他从技术角度摆出了种种反对的理由，他说
军令部作战课的反对，不仅态度强硬，而且理由充分。双方争执不下，渡边很为难地说
4月5日，在军令部作战室，双方再次进行讨论。军令部总长永野修身和次长伊藤整一也亲自参加了讨论。但渡边仍没有获得满意的答案，最后他起身给山本打电话作了汇报。在得到山本又一次明确指示的情况下，他回到作战室，向与会者转达了山本的意思。他说
曾经作过山本参谋长的作战部长福留繁十分了解山本的为人和性格，他转向同样曾在山本手下工作过的伊藤次长，用请示的口吻说道
伊藤并没作声，只是点了点头，表示默许。见此情景，三代低下头，趴在桌子上失声痛哭。总长永野也没有提出任何异议。讨论珍珠港作战计划时的情形又重演了，可是上一次山本的赌注下在美国人还没睡醒的时候，现在这一次是否还会如愿成功呢？自从袭击珍珠港以来，山本五十六几乎成了日本人心目中的民族英雄，军令部的高层人员对山本五十六也几乎迷信般地信赖；山本自己一赌到底的性格，使他越是在这种时候越不容易听进别人的意见，尤其是过去反对他的那些人的意见都被证明是错误的。过于精明的山本五十六再次犯下了战略性的错误。4月10日大本营正式决定了攻击中途岛的作战方案。
似乎专门是为了证明山本五十六坚持中途岛作战计划的正确性，一周之后，即4月18日，美国詹姆斯·杜立特陆军中校率16架B—25轰炸机空袭了东京、横滨和其他一些日本城市。事卖上早在珍珠港被偷袭后不久，罗斯福总统就打算尽速轰炸日本本土，对这场偷袭作一次小小的报复。
1942年1月的一天，美国海军舰队总司令金海军上将接受了他的作战参谋弗朗西斯·S·罗海军上校的建议，决计打破日本人的战略平衡，对日本发动一次范围广泛的空袭，首选目标就是东京。可是如何才能到达东京呢？日本在沿海配备有300海里作战的陆上基地部队，又经常在东京港外500海里的海域派有监视艇。而美国在浩瀚无际的太平洋上缺乏足以进袭日本本上的空军基地；况且，当时美国最大的轰炸机，其续航力也无法从夏威夷飞抵日本本土。最后，美军参谋总部想出一个大胆离奇的计划，决定由航空母舰运载续航力很大的“北美洲”B—25式陆军中型轰炸机作单程飞行，前往轰炸东京，然后飞抵中国机场降落。
3月初，陆军远程轰炸机队集中了24组机组人员在佛罗里达州埃格林机场进行训练。练习在500英尺的跑道上驾驶经过改装的B—25轰炸机起飞。他们的指挥官詹姆斯·杜立特中校是个出色的航空工程专家，他既是航空学家，又是一个几次打破飞行速度记录的勇敢的飞行员。1922年，他第一个以12小时的记录完成了横跨全美的飞行，荣获了美国国会荣誉勋章；并第一个完成了原认为不可能完成的外圈筋斗的困难动作，又第一次作到了黑夜着陆飞行。
4月1日，最后选定去执行这次任务的16个机组，在加利福尼亚州阿拉米达航空站登上航空母舰“大黄蜂”号。决定用13架飞机轰炸东京，每架投弹4枚。另外3架分别轰炸名古屋、大阪和神户。海军要把他们送到尽可能近的地方，然后从甲板上起飞。
4月2日，满载着B—25飞机的航空母舰“大黄蜂”号，在“维森斯”号重巡洋舰和“纳什维尔”号轻巡洋舰等6艘舰只的护卫下，穿过美国西海岸旧金山巍峨的金门大桥，劈开汹涌的太平洋波涛，向西疾驶。4月14日，在中途岛、阿留申群岛之间，与航空母舰“企业”号会合，航向日本。
最初的计划是，当编队驶抵距东京450海里的海域时，由杜立特中校第一个起飞，在飞赴东京途中，他以灯光和投放照明弹为其余飞机指示航向。其余15架飞机紧随杜立特飞行，对东京、横滨、名古屋等地进行空中轰炸。整个作战计划都是在夜间实施。当轰炸机飞离航空母舰后，为确保航空母舰的安全，美舰队迅速返航。B—25轰炸机起飞后不再返回航空母舰，完成轰炸后将在中国机场降落。
4月18日晨6时30分，在本州较远的海面上执行巡逻警戒任务的日本第23号“日东丸”渔船，在距东京720海里的警戒线上发现了美国的2艘航空母舰，并立即用电台向联合舰队报告了这一紧急情况。
最近几天，由于美军电报往来频繁，日本海军早就感到不安，并下令把海军航空部队集中到关东地区，以防万一。接到“日东丸”报急后，联合舰队司令部立即采取了应急措施。山本下令采取“对美作战第三号战术方法”，命令刚刚从南线回到本土的第2舰队司令长官近藤海军中将立即率领横须贺地区的所有水面部队出击。同时，高须四郎海军中将的第1战列舰战队的4艘战列舰也从广岛湾火速起航，支援近藤作战。在印度洋上作战后凯旋而归的、尚位于台湾南端巴上海峡的南云海军中将的机动部队，也被分派了战斗任务。
形势对美特混舰队越来越不利。美特混舰队司令官哈尔西将军是一员如同烈马一样的猛将。在第二次世界大战中，他的一句最有名的口号是
“飞行员上机！飞行员上机！”从扬声器里传出急促刺耳的声音。不一会，发动机的轰鸣声，怒海狂涛的撞击声与撕裂声，官兵的欢呼声汇合在一起，致使庞大的航空母舰也不�