Ditugaskan ke Imperial Angkatan Laut Jepang Staf Umum sebagai Kepala Bagian Operasi pada bulan Oktober 1940, Tomioka terus melayani dalam kapasitas selama dua tahun pertama Perang Pasifik, di mana ia tidak berhasil menentang serangan terhadap Pearl Harbor. Dia juga sangat menentang rencana Laksamana Isoroku Yamamoto untuk operasi Midway
, mengusulkan bahwa Jepang menduduki lebih strategis penting Fiji dan Samoa kelompok pulau sebagai gantinya. Tomioka juga mendorong untuk fokus pada pendudukan Port Moresby di New Guinea, baik sebagai pangkalan untuk invasi Australia, atau untuk menarik armada kapal induk Amerika sejauh mungkin dari pangkalan asalnya. Dia ditolak ketika Yamamoto mengancam untuk mengundurkan diri.