這一天才而又冒險的計劃，能順利付諸實施嗎？山本寫完長達9頁的《對戰爭準備的看法》最後一個字，心裏也沒有把握。
自從第一次世界大戰後，美日矛盾就不斷激化。1937年7月7日，日本發動了全麵侵華戰爭，嚴重損害了英美在華的政治、經濟利益。
1939年9月27日，德、意、日簽訂三國軸心同盟。美國隨即宣布1940年1月26日到期的《日美通商航海條約）將不再續約。
1940年5月，美國總統羅斯福命令結束年度例行演習的太平洋艦隊不返回美國西海岸，而是進駐珍珠港，對日實施威懾。
1941年7月24日，日軍在印支南部登陸。美國立即中斷同日本的秘密談判，並於7月26日宣布中止美日貿易，凍結日本在美國的所有資產。
8月1日，美國又宣布對日本實施全麵石油禁運。這對於資源極為缺乏的日本而言，無疑是致命的。
為了獲得荷屬東印度的年產量800萬噸石油的油田，為了獲得南洋占世界年產量78％的橡膠，占世界年產量67％的錫，以及鐵、鋁、大米等資源，日本不惜一戰。山本的偷襲珍珠港計劃也一步步醞釀成熟。
早在1926年，山本任駐美海軍武官時，他讀到英國海軍專家拜沃特所著《大太平洋戰爭》，書中描述了以艦載機襲擊珍珠港內錨泊軍艦的情節，雖然隻是想象中的情節，卻給了山本深刻啟示。以至於在山本擔任聯合艦隊司令後，規定該書的日譯本為海軍軍官的必讀書。
1932年，美軍在演習中以“薩拉托加”’號航空母艦為核心的特混艦隊曾出動艦載機成功空襲了在珍珠港的軍艦。山本仔細研究相關的資料，受到很大啟發。
1940年3月，山本與聯合艦隊參謀長福留繁少將討論過初步的偷襲珍珠港方案。
1941年2月初，當金梅爾上將走馬上任美太平洋艦隊司令時，山本指示其心腹部下大西海軍少將擬製一個具體的突襲珍珠港的行動計劃。大西將這一絕密的任務又交給了其信得過的飛行戰術專家——36歲的參謀源田實中佐。這個前不久在“塔蘭托事件”發生時擔任駐倫敦海軍武官的少壯派，日以繼夜地策劃於密室……
山本在設想得到確認後，立即命令聯合艦隊參謀長福留繁少將、第一航空艦隊參謀長草鹿龍之介少將、第十一航空艦隊參謀長大西滋次郎少將共同擬製出具體計劃：就是在襲擊發起前十餘天，以航空母艦為核心的突擊編隊，從日本出發。在襲擊發起日的日出前一至二小時，到達距珍珠港約200海裏的海域，出動艦載機突擊珍珠港內的美軍艦艇和岸基航空基地，以突襲手段消滅美軍太平洋艦隊，為日軍的南進掃清障礙。
山本為紀念他所崇拜的東鄉平八郎在對馬海戰中升起的Ｚ字旗，將這一計劃的保密代號定為“Ｚ計劃”，史學家則稱之為山本計劃。
“Ｚ計劃”在所有細節上都考慮得非常周密。在兵力編成上，既要求具備強大的突擊威力，又要避免編隊過於龐大而被發現。最終確定為航空母艦6艘，戰列艦2艘，重巡洋艦2艘，輕巡洋艦1艘，驅逐艦11艘，潛艇3艘，油船8艘，共計33艘艦船。艦載機共423架，擔負突擊任務的354架，其中九九式俯衝轟炸機131架，九九式水平轟炸機104架，九七式魚雷機40架，零式戰鬥機79架，其餘69架飛機則負責保護編隊安全。編隊司令為南雲忠一中將。另外，還有27艘潛艇組成先遣隊，先期出發。其中22艘負責偵察，5艘為特別攻擊隊，各攜帶1艘袖珍潛艇，在空襲前將袖珍潛艇放出，由袖珍潛艇自行潛入港內，乘轟炸時的混亂從水下發射魚雷進行攻擊。
航線選擇方麵，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，容易被發現。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。飛機起飛海域的距離，也是需要考慮的。太近容易被發現，太遠又會使飛行員疲勞，影響戰鬥力的發揮。幾經研究，最後選定起飛海域為瓦胡島以北200海裏，即北緯12°，西經170°海域。