為了保證兩個編隊的密切協同，山本規定一直到攻擊開始前四天，都由南雲統一指揮。

航線選擇方面，從日本本土到珍珠港，通常有三條航線：一是經阿留申群島的北航線；二是經中途島的中航線；三是經馬紹爾群島的南航線。這三條航線各有利弊，北航線遠離美軍岸基航空兵的飛機巡邏範圍，而且一般無商船航行，便於隱蔽。但氣候惡劣，風大浪急，海上加油比較困難。中、南航線，氣候宜於航行，但來往商船頻繁，而且距美方島嶼較近，易被美軍發現。經過再三比較，特別是出於保密的考慮，最後日軍選擇了北航線。

先遣編隊全部由潛艇組成，可以隱蔽地開赴戰場，所以沒有規定航線，只要求避開美軍岸基飛機巡邏即可。

突擊機群起飛海域的距離，也是經過認重考慮的。太近容易被發現，太遠又會使飛行員疲勞，影響戰鬥。幾經研究，最後選定起飛海域為瓦胡島以北200海里（約合370千米），即北緯42°，西經170°海域。根據當時日軍飛機的航速推算，從起飛到飛抵珍珠港需要約二小時。而且在艦載機起飛後，航空母艦便後撤一段距離。這樣一來，日軍飛機去時航程近，返回時航程稍遠。美軍如果派出飛機追擊，那麼往返航程都增加不少，增加美軍追擊的困難。

突擊時間的選擇更是煞費苦心。必須要和在馬來亞的登陸同時發起，由於登陸是在拂曉，為便於作戰的順利完成，首先是要下半夜有月光的日子，即下弦月的日期。其次是要星期日，因為根據美軍的活動規律，出海的軍艦通常在星期六返回，那麼星期日在港內停泊的軍艦最多，而且星期日人員休假也最多，戒備最鬆懈。綜合各項情況，突擊日定為12月8日，農曆十九，下弦月，星期日。突擊時間為早晨六時。後由於參戰的第五航空戰隊二艘航母上的飛行員沒進行過夜間飛行訓練，所以把突擊時間改為早晨六時起飛，八時實施攻擊。

整個計劃考慮周詳，可謂滴水不漏。

雖然計劃直到10月19日才獲批准，但是聯合艦隊有關的針對性強化訓練早在8月下旬就已開始。山本親自挑選並任命海軍航空兵中具有3000小時飛行經驗的頂尖飛行員淵田美津雄中佐擔任訓練總教官，負責對飛行員的訓練。針對珍珠港水深僅10至12米的地形特點，魚雷機如按一般的攻擊方法，在1000米高度，1000米距離投雷的話，魚雷將會一頭扎入水底。所以魚雷機飛行員集中在地形近似珍珠港的鹿兒島的櫻島訓練時，投雷高度從1000米逐漸下降，最後一直降低到20米。魚雷機訓練基本動作完全模擬實戰，接近港灣後先降低高度，以50米高度在峽谷中曲折穿行，一飛到海面就降低到20米，並立即向目標發射魚雷。整個攻擊動作反覆進行演練，動作要領已經被飛行員牢記在心。日軍科研部門研製成功裝有木製穩定器的“改2”型淺水魚雷，解決了在淺水海域使用魚雷的技術難題，保證了魚雷機在20米高度投雷60％的命中率。

水平轟炸機飛行員在有明灣海軍轟炸靶場進行訓練，日軍在靶場上標出與美軍戰列艦同樣大小的靶標，經過兩週的單機和編隊轟炸，飛行員的投彈命中率已高達80％，而且命中精度達到300米高度誤差在30米內的極高水平。技術人員改進了投彈裝置，並將800千克穿甲彈改裝為航空炸彈，以加大炸彈威力。

俯衝轟炸機和戰鬥機飛行員也進行了針對性訓練，都達到了訓練要求。為了在空襲中取得更好戰果所有飛行員還強化進行了對美軍艦艇的識別訓練。

由於第五航空戰隊的“翔鶴”號和“瑞鶴”號航母，9月才正式編入第一航空艦隊建制，飛行員多是從岸基航空隊調入，正忙於進行航母起飛和著艦的強化訓練，沒有能參加上述的戰前訓練。所以山本決定，經過針對性訓練的第一、第二航空戰隊攻擊美軍艦船，第五戰隊攻擊機場。

與此同時，參戰艦艇也進行了強化訓練。水面艦艇主要是為適應北航線的氣候特點，重點進行了惡劣氣候下的海上加油訓練。技術人員對加油裝置進行了改進，還對加油方法進行了分析研究，幫助艦艇部隊提高海上加油的效率。山本還擔心如果無法從油船得到補給，作為後備方案還特別進行了從戰列艦和航母向巡洋艦和驅逐艦進行海上加油的準備和訓練。此外所有大型軍艦都對不必要的裝置和個人物品進行精簡，將節省下的載重量全部裝載燃料，以增加燃料儲備量。

使用袖珍潛艇的決定直到裝置和自爆裝置，所以訓練最為緊迫，在水下地形近似珍珠港的中城灣進行了緊張的魚雷攻擊訓