Em 1938, Isoroku foi nomeado chefe da aviação naval, tendo recebido o comando da frota combinada em 1939.
Desde sempre convicto de que o Japão teria que enfrentar os EUA, começou no início de 1940 a planear o ataque a Pearl Harbor. Após o ataque rapidamente se apercebeu do peso que tinham, em termos de poderio naval, os porta-aviões americanos que escaparam ilesos, daí que tivesse então traçado planos no sentido de atraí-los para depois os destruir. No entanto, isto teve um efeito oposto ao desejado, pois o almirante viria a perder a maior parte dos seus próprios porta-aviões na batalha de Midway.
Em 1943 planeou uma série de ofensivas navais e começou uma digressão por todas as Ilhas Salomão com o objectivo de explicar os seus planos e elevar o moral das tropas. Os americanos interceptaram mensagens que forneciam o itinerário do almirante e em 18 de Abril de 1943 conseguiram abater o seu avião.
