自1937至1941年，日本已陷入中国战场的泥沼当中，4年来耗费大量资源但无所进展，各殖民地的收成与经济都不好，日本开始寻求其他地方的资源以进行长期战争。1940年7月，日本声称为了截断重庆国民政府自中南半岛获取国外军援，趁法国向德国投降时占领了法属印度支那，以夺取更多战略物资，但此举使得该区附近的殖民地宗主国感到日本扩张的威胁。
日本在亚洲的侵略让美国深感不安。美国先后数次宣布对武器、军事器材以及石油等一系列重要战略物资和设备对日禁运。日本每天需要消耗1万多吨汽油，年消耗达500万吨，如果运用军舰，消耗量还会成倍增长。而当时日本的石油储备只有800万吨。1941年7月24日，罗斯福总统要求日本撤出驻扎在中南半岛和中国的军队，接着又下令禁止对日本出口多项战略资源并冻结了日本的资产，截断了石油供应。不久，英国和荷兰殖民政府也跟进。此政策被日本称为ABCD包围网，出口禁运使向来依赖美国石油的日本受到重大打击。
除了经济手段，美国政府在军事上也做出反应。1940年5月，美国宣布在夏威夷海面做例行演习的太平洋舰队将不再像往年那样返回西海岸，而是留驻珍珠港，以此震慑日本，遏制其“南进”，其后又大量增加海军拨款，扩充海军力量。美日矛盾愈演愈烈，战争一触即发。
耐人寻味的是，山本五十六曾经是反对同美国开战的主要代表人物，他深知，“凭日本的国力，根本不能与美国为敌，同其抗衡”。1940年9月，日本政府已经开始酝酿对美国开战，山本对此感到十分忧虑，他多次与他人发生争论。同在9月，近卫内阁与德、意签订了轴心条约。山本知道日本80%的战略物资都要从英、美控制区供应，所以认为该条约不利于日本。他警告近卫文麿首相，若与英、美开战，前6个月还可以坚持，之后他毫无信心。尽管不主张对英、美、荷开战，但山本五十六毕竟是一名军人，最终选择坚决执行大本营决策，开始积极筹划进攻计划。
山本五十六秘密制订了一个“Z”作战方案。在这个方案中，他决定以一支由6艘航空母舰组成的攻击力量，对珍珠港展开奇袭。他的计划遭到联合舰队大多数高级将领和日本海军中央指挥机构海军军令部的反对，他们认为庞大舰队在海上被发现后势必成为鱼口之食，但山本一再坚持。
1941年11月3日，日本军令部批准了“Z计划”。此时距珍珠港作战仅仅35天，不过早在8月下旬，山本就指挥联合舰队选择了与珍珠港相似的鹿儿岛湾，开始了充分的准备和严格的模拟训练。他知道珍珠港的水深仅45英尺，日本海军的鱼雷若以一般投掷方式攻击会陷入海床中，于是山本让空中攻击部队在鹿儿岛湾练习低空投放鱼雷和炸弹。
山本将整支舰队交由南云忠一中将指挥。庞大的舰队包括6艘航空母舰、2艘战列舰、2艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰、9艘驱逐舰，是日本有史以来最强大的一支海军编队。攻击队由353架飞机编成，攻击队总指挥官叫渊田美津雄。
美军在“珍珠港事件”中遭到重创，188架飞机被摧毁、155架受损，只有少数飞机得以起飞和还击。停泊在珍珠港内的12艘战列舰和其他船舰均被击沉或损坏，2403名美国人死亡。相较之下，日本只损失了29架军机和55名飞行员。
当时在两次进攻结束后，渊田这些日本军官并不甘心于美军的航母未受到任何打击，他猜测，“溜掉的敌航空母舰和重型巡洋舰一定是在瓦胡岛以南某处进行训练演习”，所以他向南云忠一提出，要再一次进行攻击，但南云决定结束攻击，开始撤退。南云的这一决定也让他后来遭受不少争议。军事历史学家认为，南云若发起第三波攻击，对美军造成的损失会超过战列舰的损失，如果珍珠港被彻底摧毁以致丧失其基地功能，美军舰队势必撤回本土，预估将使得美军对太平洋的反攻推延一年。接任太平洋舰队总司令的切斯特·尼米兹海军上将后来说：“在‘珍珠港事件’中，美军舰队的所有燃油都在地面的储油罐里，大约有450万桶，只要用直径12.7毫米的弹头射击就可以让它们完蛋。如果日本人毁了那些油，战争就要延长两年。”
“珍珠港事件”至今已过去半个多世纪，但“阴谋论”的说法也一直没有消失过。持这种论点的人认为，罗斯福事前知道这次军事行动，他故意容忍日本的偷袭，以激怒国人，换来国内对战争的统一认识。但这种“阴谋论”也只是一种猜测，更主流的意见则认为，美国以一个拥有巨大工业实力的民主国家，是不太可能以牺牲人命来换取参战的民意。
太平洋战争前，美国的军事力量主要放在大西洋，在太平洋的海上力量不如日本强大，这也是为什么美国在初期的政策以与日本谈判为主的原因。以马尼拉为基地的美国亚洲舰队当时只有45艘舰艇，其中大型军舰只有3艘巡洋舰。以珍珠港为基地的美国太平洋舰队，虽有3艘航空母舰、9艘战列舰、21艘巡洋舰，但日本却拥有9艘航空母舰、10艘战列舰、35艘巡洋舰。美国深感远东实力的薄弱，也避免过早与日本交锋，尽量争取更多时间做好迎战准备。直到1941年8月，罗斯福还说：“我深信，必须尽一切努力避免同日本发生战争。”
日本偷袭珍珠港，最直接的结果是将一个本来意见不齐的国家动员起来，而国家经济能力高于日本10倍的美国的加入，也扭转了胜利的天平。日本偷袭得来的短暂优势不到一年便化为乌有，从1943年起就在苦苦支撑，所以后来的历史学家认为，对日本人来说，“偷袭珍珠港”仅仅是一次战术上的胜利，但日本“胜而不胜”，在战略上却是一个大输家。在“珍珠港事件”25周年纪念日，山本五十六最重要的助手源田实表示：“在军事行动上，珍珠港的攻击行动是当年世界上最成功的一次，然而在政治上却是极大的错误，导致日本最后走上投降一途……”
