这一计划所有细节都考虑得非常周密。在兵力编成上，既要求具备强大的突击威力，又要避免编队过于庞大而被发现。最终确定为航空母舰6艘、战列舰2艘、重巡洋舰2艘、轻巡洋舰1艘、驱逐舰11艘、潜艇3艘、油船8艘，共计33艘舰船。舰载机共计423架，其中担负突击任务的354架，其中爱知D3AI九九式俯冲轰炸机（简称九九舰爆）131架，九九式水平轰炸机104架，中岛B5N2九七式鱼雷机40架（简称九七舰攻），三菱A6M2零式战斗机79架（简称零式舰战或零战）。其余69架飞机则负责保护编队安全。
所有攻击兵力分为突击编队和先遣编队，突击编队司令为南云忠一海军中将，下辖六支部队：
空袭部队，由南云直接指挥，包括“赤城”号、“加贺”号、“苍龙”号、“飞龙”号、“翔鹤”号和“瑞鹤”号6艘航母，任务就是出动舰载机攻击停泊在珍珠港的美军战列舰和航母。
警戒部队，由第一驱逐舰战队司令大森仙太郎海军少将指挥，编有“阿武隅”号轻巡洋舰和“谷风”号、“浦风”号、“滨风”号、“矶风”号、“不知火”、“霞”号、“霰”号、“阳炎”号和“秋云”号9艘驱逐舰，负责为空袭部队和补给部队提供警戒。
支援部队，由第三战队司令三川军一海军中将指挥，编有“比睿”号、“雾岛”号2艘战列舰和“利根”号、“筑摩”号2艘重巡洋舰，负责为空袭部队提供支援，主要是对付美军的大型水面军舰。
巡逻部队，由第二潜艇大队司令今和泉喜海军大佐指挥，由“伊－19”号、“伊－21”号和“伊－23”号3艘潜艇组成，在编队航线前方航行，担负侦察警戒。
中途岛破袭部队，由第七驱逐舰大队司令小西要人海军大佐指挥，由“潮”号、“涟”号2艘驱逐舰和“尻矢”号补给舰组成，任务是炮击中途岛牵制美军。
补给部队，由“极地”丸、“极东”丸、“健洋”丸、“国洋”丸、“神国”丸、“东邦”丸、“东荣”丸和“日本”丸等7艘油船组成，负责为编队进行海上加油。
先遣编队由第六舰队司令清水光美海军中将指挥，先于突击编队出发，下辖六支部队：
第一潜艇部队，由第一潜艇战队司令佐藤勉海军少将指挥，下辖“伊－9”号、“伊－15”号、“伊－17”号、和“伊－25”号4艘潜艇，在瓦胡岛东北展开，攻击美军可能出动反击的舰艇。
第二潜艇部队，由第二潜艇战队司令山崎重晖海军少将指挥，下辖“伊－1”号、“伊－2”号、“伊－3”号、“伊－4”号、“伊－5”号、“伊－6”号和“伊－7”号7艘潜艇，在瓦胡岛与考爱岛、莫洛凯岛之间的考爱海峡、卡伊威海峡展开，监视并伺机攻击美军。(www.xing528.com)
第三潜艇部队，由第三潜艇战队司令三轮茂义海军少将指挥，下辖“伊－8”号、“伊－68”号、“伊－69”号、“伊－70”号、“伊－71”号、“伊－72”号、“伊－73”号、“伊－74”号、“伊－75”号9艘潜艇，在瓦胡岛以南海域展开，攻击美军可能出动反击的舰艇。
特别攻击部队，由第三潜艇大队司令佐佐木半九海军大佐指挥，下辖“伊－16”号、“伊－18”号、“伊－20”号、“伊－22”号和“伊－24”号5艘潜艇，各携带1艘袖珍潜艇，在空袭前将袖珍潜艇放出，由袖珍潜艇自行潜入港内，必须在第一攻击波开始后才能乘乱从水下发射鱼雷进行攻击。
要地侦察部队，由2艘潜艇组成，“伊－10”号侦察斐济、萨摩亚群岛，“伊－26”号侦察阿留申群岛。
补给部队，由“隐户”丸、“东亚”丸、“新玉”丸、“第二天洋”丸、“日立”丸、“富士山”丸6艘油船组成，部署在本土和夸贾林群岛，为先遣部队的潜艇提供燃油补给。
为了保证两个编队的密切协同，山本规定一直到攻击开始前四天，都由南云统一指挥。
航线选择方面，从日本本土到珍珠港，通常有三条航线：一是经阿留申群岛的北航线；二是经中途岛的中航线；三是经马绍尔群岛的南航线。这三条航线各有利弊，北航线远离美军岸基航空兵的飞机巡逻范围，而且一般无商船航行，便于隐蔽。但气候恶劣，风大浪急，海上加油比较困难。中、南航线，气候宜于航行，但来往商船频繁，而且距美方岛屿较近，易被美军发现。经过再三比较，特别是出于保密的考虑，最后日军选择了北航线。
先遣编队全部由潜艇组成，可以隐蔽地开赴战场，所以没有规定航线，只要求避开美军岸基飞机巡逻即可。
突击机群起飞海域的距离，也是经过认重考虑的。太近容易被发现，太远又会使飞行员疲劳，影响战斗。几经研究，最后选定起飞海域为瓦胡岛以北200海里（约合370千米），即北纬42°，西经170°海域。根据当时日军飞机的航速推算，从起飞到飞抵珍珠港需要约2小时。而且在舰载机起飞后，航空母舰便后撤一段距离。这样一来，日军飞机去时航程近，返回时航程稍远。美军如果派出飞机追击，那么往返航程都增加不少，增加美军追击的困难。
突击时间的选择更是煞费苦心。必须要和在马来亚的登陆同时发起，由于登陆是在拂晓，为便于作战的顺利完成，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，因为根据美军的活动规律，出海的军舰通常在星期六返回，那么星期日在港内停泊的军舰最多，而且星期日人员休假也最多，戒备最松懈。综合各项情况，突击日定为12月8日，农历十九，下弦月，星期日。突击时间为早晨六时。后由于参战的第五航空战队二艘航母上的飞行员没进行过夜间飞行训练，所以把突击时间改为早晨六时起飞，八时实施攻击。
整个计划考虑周详，可谓滴水不漏。
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