Анализируя опыт британской авиации в Таранто, Ямамото перенял множество тактических решений. Японские авианосцы, держа полное радиомолчание, отправились к Гавайским островам из района Курил. Группировка включала 6 тяжелых авианосцев, которые сопровождались мощной охраной. Шесть подводных лодок должны были доставить сверхмалые лодки для проведения торпедных атак и патрулирования. Основной удар был возложен на палубную авиацию, оснащенную 414 самолетами трех типов: торпедоносцы B5N «Кейт», пикировщики D3A «Вэл» и знаменитые истребители «Зеро» A6M. Часть торпедоносцев использовалась как высотные бомбардировщики, снаряженные 800-килограммовыми бомбами, остальные несли торпеды с деревянными стабилизаторами для мелководной бухты. Пикировщики сбрасывали 250-килограммовые бомбы, а «Зеро» уничтожали самолеты и личный состав на земле. Атака предполагалась в три волны. Накануне атаки разведчики и дружественные разведки неоднократно предупреждали руководство США о возможном начале боевых действий.