在前田古井离开之后，大西泷治郎继续思考，他思考的结果是，空袭的计划只能寄希望于航空轰炸。这样他就需要一位精明能干的助手，这个助手必须有两项基本的能力，第一应该是一个空中飞行员，第二还应该是一个有独创能力的大胆想象者。经过几天的搜寻之后，他的脑海里浮现出一个人，他就是在航空母舰“加贺”号上任第一航空战队参谋的源田实。
1941年2月，大西泷治郎给源田实发了一封13个字的电报：“源田实立即来鹿屋，有急事相商。”源田实收到电报之后便前往了鹿屋航空基地。
源田实来到大西泷治郎所在的参谋长室后，大西泷治郎首先便郑重其事地对他说，这是一件绝密之事，要求他对任何人都不能讲，然后再透露出山本五十六的设想，并且把山本五十六寄来的信拿了出来。
源田实在一阵紧张之后，仔细阅读了这封信，对山本五十六的设想佩服不已，同时也觉得太过大胆。不过给他印象最深的还是山本五十六那独到的见解和攻人不备的想法。看完信之后，他用平静的语气说道：“这计划虽然困难，但也不是不可能实现的。”
大西泷治郎对源田实很满意，于是对他作出了指示，让他开始进行基础研究。源田实接下任务后就立即投身其中，每到夜深人静的时候，便开始反复地研究。他收集了很多资料，不断地阅读，不断地计算，不断地考虑，不断地观察，终于在1941年3月完成了第一个草案。
在这个草案里，有几点重要的地方，这些地方都是山本五十六所没有想到的，也是源田实的创建。
第一，在轰炸次数上。山本五十六的设想是用鱼雷轰炸机进行单程的攻击，而源田实主张不进行单程攻击，而要进行轮番攻击。
第二，在轰炸方式上。源田实不主张采用某一种轰炸方式，而是主张采用所有的轰炸方式，包括鱼雷轰炸、俯冲轰炸和高空轰炸，但要着重进行俯冲轰炸。
第三，在攻击目标上。源田实主张把美国航空母舰作为主要攻击目标，而把美国军舰作为攻击的次要目标，同时还要把瓦胡岛上的陆基飞机作为一个重要目标。
第四，在力量使用上。源田实主张派出所有的航空母舰，而不是像山本五十六所想的那样，只派出一部分航空母舰。
第五，在时位选择上。源田实设定舰队应该从小笠原群岛的父岛或是北海道的厚岸湾出发，在距离夏威夷200海里的地方发起攻击。
大西泷治郎收到这一份草案之后，经过自己的审读和思考，以原草案为基础，为山本五十六制订了一份更加详细的草案。当山本五十六看到这份草案之后，感到非常满意，就像大西泷治郎接到源田实的草案一样，他对大西泷治郎的草案进行了修改。在修改完毕之后，山本让大西泷治郎把最后的草案送给海军军令部。
军令部认为这个草案的若干细节，不符合实战的要求，还要进行充分的研究，从而使它更加具体和完善。
收到军令部的意见之后，为了把它发展为一个让军令部认可的可行的作战方案，山本五十六打算扩大讨论，于是他在联合舰队召集了第一航空队的所有人员，在“长门”号战列舰的长官室里专门就珍珠港作战问题进行了讨论。
在讨论的开始，山本五十六向大家介绍了袭击珍珠港的整体构想，最后郑重其事地说道：“由于珍珠港作战事关重大，一旦失败，整个作战就有垮台的危险，所以希望在座的作战部队诸位官员，毫无顾忌地提出意见。”
他的话音刚刚落下，一个持反对意见的人便出现了，他认为这个作战方案具有过多的冒险成分，这个人的名字叫南云忠一，他是第一航空舰队司令官。
当他提出反对意见的时候，山本五十六只是微闭着双眼，认真地听他的意见，但第二航空舰队司令官山口多闻反问道：“那么，长官认为怎样才好？”
南云忠一似乎准备得非常充分，一席话喷洒而出：“集中兵力在南线作战。如果把航空母舰兵力分开，在夏威夷和南线同时作战，恐怕两地的兵力都会不足。不管怎么说，珍珠港作战只是一种冒险的阻敌作战。如果成功，固然好。即便如此，也无非可以放心搞南线作战而已，而且因为不是攻击作战，只是一阵风刮过去，不能使战果扩大到以后的战局上。万一失败，整个作战就会前功尽弃，我第一航空舰队兵力将折损一半。这样一来，敌我兵力均势就会崩溃。若是得不偿失，实在令人感到这样搞作战指导未免太危险了。不如集中全部兵力在南线作战，以便尽早达成作战目的，确保不败的战略态势。然后，歼灭美国太平洋舰队就十拿九稳了。我认为集中全部海军兵力在南线作战，可以不必顾虑美国太平洋舰队的牵制。根据以上理由，卑职反对珍珠港作战。”
但是山口多闻跟南云忠一的意见相反，他认为美国舰队对太平洋的威胁十分严重，它们不仅可能会袭击日本的供应线，而且还有可能趁着日本海军在南线作战之时进攻日本本土，所以他主张在进行南线作战之前，就给珍珠港沉重一击。
于是一场讨论具体如何进攻的会议变成了一场能否进攻的会议，大家议论纷纷，各持己见，形成了赞成和反对两派。正当这两派吵得沸沸扬扬的时候，山本五十六终于发话了：“诸位对珍珠港作战的见解我都听到了，我的意思是无论如何一定要打珍珠港……只要我还担任联合舰队司令长官这个职务，这一仗就非打不可。希望你们研究个万全之策。”
然而可笑的是，这次极力反对这个计划的南云忠一，人们称他对航空兵的实力和潜力毫无概念，人们还称他没有任何和空军有关的经历，然而却在后来成功指挥了偷袭珍珠港的战斗。
最后，联合舰队司令部敲定了研究方案，这个方案共有四个研究小组，每一个小组都有自己独自的任务：第一个小组负责行动与后勤，第二个小组负责通信和情报，第三个小组负责航行和气象，第四个小组则负责空中攻击和潜艇攻击。
这个研究方案由首席参谋黑岛龟人统筹负责，黑岛龟人从1939年就跟随山本五十六，做过炮火射击军官和海军大学教官，现在是山本五十六的首席参谋，他的工作是负责联合舰队司令部的总体作战计划和战略战术。
1941年4月即将结束的时候，山本五十六派黑岛龟人前往东京向军令部汇报袭击珍珠港的方案，但是这个方案几乎遭到了军令部的一致反对，除了大家对日本扩张战略的分歧之外，同样还是那一点，觉得这个方案具有很大的冒险性。
黑岛龟人没有轻易放弃，他争取到了一个机会，那就是军令部答应了到时候专门研究黑岛拟订的偷袭珍珠港的作战方案。
3.决定开战
正当山本五十六在为偷袭珍珠港而努力准备的时候，日本政府也在外交上为南进而努力斡旋。他们的整体方针是把自己的北方稳住，把美国稳住，一心向南方挺进。
而稳住南方就必须跟苏联改善关系。于是日本派出外相松冈洋右前往苏联，大家把稳定北方的希望都寄托在这个野心勃勃的人身上。
松冈洋右在到达莫斯科的一个星期之后，就跟苏联政府签订了一个“中立条约”，这个条约规定了两点：第一，要维护两国友好和平的关系；第二，缔约国受到第三国军事攻击，另一方保持中立。
同时，为了稳住美国，日本驻美大使野村吉三郎也正与美国国务卿赫尔进行着日美之间的谈判。实际上，野村吉三郎一直都在进行着稳住美国的工作。不过，同美国的谈判并没有像同苏联那样简单。
1941年初，野村吉三郎前往美国，去履行自己作为和平使者的任务。3月8日，野村吉三郎跟赫尔举行了第一次会谈。
4月15日，野村吉三郎拿出了一个《日美谅解方案》，这个方案主要有以下几点内容：第一，三国同盟是防御性的，只有德国受到攻击的时候，日本才会履行三国同盟的义务；第二，由美国出面劝告蒋介石政权与汪精卫政权合并，让蒋介石承认“满洲国”，如果蒋介石拒绝承认，美国即停止援助蒋介石；第三，美国协助日本取得必需的物资，维持跟日本的通商与金融合作。
赫尔针对日本提出的三点，他也提出了四项原则：第一，相互尊重对方国家领土和主权完整；第二，支持不干涉其他国家内政的原则；第三，支持平等，包括商业机会均等的原则；第四，不变更太平洋地区的现状，除非用和平手段。
双方没能达成统一的意见，而此时的日本外相松冈洋右却反对同美国谈判，并且觐见天皇提出了自己的三条原则：一是要有助于结束中日战争，二是不与三国同盟条约相抵触，三是遵守对德国的国际信义。
5月20日，野村吉三郎同赫尔再次举行会谈，日本拒绝了美国提出的让日本考虑从中国撤军的条件，而美国由于破译了日本电报密码，知道日本真正的意图是想把美国排斥在中国之外，双方又未能达成共识。同时，在东京的外相松冈洋右为了破坏同美国的谈判，故意发表了一些具有挑衅性质的言论。
6月21日，美国对日本的提案作出了回答，声明日本必须放弃三国同盟条约，完全从中国撤军。就在美国作出回答的第二天，德国越过苏联边境开始大举进犯，日本也终止了跟美国的谈判。在短短的十多天内，德国占领了苏联六百多千米的领地，这个消息让日本对外方针举棋不定，是南进还是北进？
松冈洋右认为这是一个千载难逢的时机，主张立即配合德国进攻苏联，在冬天到来之前攻下西伯利亚。于是松冈洋右去拜见天皇，建议日本背弃同苏联的条约，立刻进攻西伯利亚。天皇举棋不定，让松冈洋右同首相商量。不过，以首相为首的一派，主张实施南进，因为此时免去了自己的后顾之忧。到了6月30日，德国正式要求日本参战。7月2日，天皇主持召开会议，作最后的裁定。内阁拒绝了松冈洋右进攻俄国的建议，而决定进攻南方以获得丰富的战略资源，并且定于7月24日进攻印度支那。
7月28日，四万日军在印度支那登陆，很快占领了西贡和金兰湾，并且进驻了八个空军基地和两个海军基地。日本的举动大大激怒了美国，罗斯福下令冻结日本在美国的所有资产，接着英国与荷兰也宣布冻结日本资产。
山本五十六看到这种情形，感觉日美开战只是时间的问题了，于是在8月7日，他派黑岛再次前往东京，让他与军令部探讨针对英美的作战方案。他传达了山本五十六的意思，说明了自从美国实行禁运之后，山本五十六就决心给美国太平洋舰队一次突如其来的袭击，因此要求海军军令部认真研究袭击珍珠港的问题。
但是军令部似乎对这个计划并不感兴趣，一开始就给出了反对的三条理由，认为夏威夷之战是成功概率不大的投机作战，如果把握不好，就可能让日本失去自己宝贵的兵力，从而使得南方战役陷入困境。他的理由简列如下：
第一，夏威夷作战要取得成功关键就靠出其不意，但在出其不意之前要保守秘密是非常困难的。
第二，作战方案本身存在许多技术性的问题，比如海上加油的问题就没有得到解决。
第三，对空中攻击的效果难以把握，因为珍珠港水域比较浅，要实行航空鱼雷攻击是非常困难的。
黑岛龟人对军令部的理由进行了回答，第一，他承认保守秘密是取得成功的关键；第二，作战方案的技术问题不必担心；第三，他也承认夏威夷作战具有不可预测性，但是他说战争总是具有冒险性的。
双方进行了激烈争论，但是最终毫无结果，只是商定在9月举行联合舰队图上演习的时候再进行探讨研究。
在黑岛龟人跟军令部激烈争论的同时，山本五十六自己也没有闲着，在自己的旗舰上，他也在思索着攻击珍珠港的问题。当他的同学吉田善吾来到“长门”号的时候，山本五十六把自己的计划告诉给他。
吉田善吾听了这个计划之后，同样表示了疑问：目前的舰队活动范围如此之近，怎样让它们具有更远的活动能力？也就是如何解决海上加油的问题。
就是这个疑问的再次提出让山本五十六意识到了如果要让军令部采纳自己的计划，就必须攻克一项项的技术问题，于是他决定对联合舰队进行具有针对性的实战训练，训练地点是在鹿儿岛海湾一处与珍珠港极为相似的海域。
这次训练完全模拟袭击珍珠港的攻击方案，可以说是一次袭击珍珠港的战前演习，具体过程是这样的：飞机从鸭池基地起飞之后，在鹿儿岛北方2000米的高空集结，接着是一架接一架的飞机从樱岛半山腰向南飞去，在甲突川峪谷开始下降，然后在距离地面40米的高度从山形屋百货大楼和车站的屋顶飞过，在飞到码头上空的时候，立刻把高度降到20米，这时就对3000个码头外的防波堤施放鱼雷。
这个训练让飞行员心惊肉跳，因为在20米的高空投放鱼雷，一不留神飞机就会扎进海里。而鹿儿岛的市民更是吓得胆战心惊，因为那些突然从屋顶上掠过的飞机的气流，把人们晒衣服的竹竿都给冲倒了。
除了低空轰炸训练之外，还同时进行了高空轰炸训练，高空轰炸训练的地点在鹿儿岛不远处的有明湾的海军轰炸靶场。他们在那里画出了跟美国“西弗吉尼亚”号战列舰同样大小的位置并加以白色标记，每天就在这里投弹训练，训练的结果是在3000米高空投弹的误差在30米以内，基本上保证了80%的命中率。