Tomioka blev tildelt den kejserlige japanske flådes generalstab som chef for operationssektionen i oktober 1940 og fortsatte med at tjene i denne egenskab i de første to år af Stillehavskrigen, hvor han uden held modsatte sig angrebet på Pearl Harbor. Han var også stærkt imod admiral Isoroku Yamamotos planer for Midway-operationen.
, foreslår, at Japan besætter de meget mere strategisk vigtige øgrupper Fiji og Samoa i stedet. Tomioka pressede også på for at fokusere på besættelsen af Port Moresby i New Guinea, enten som en optagelsesbasis for en invasion af Australien, eller for at trække den amerikanske hangarskibsflåde så langt som muligt fra sine hjembaser. Han blev afvist, da Yamamoto truede med at træde tilbage.