Assignat a l'Estat Major General de la Marina Imperial Japonesa com a cap de la secció d'operacions a l'octubre de 1940, Tomioka va continuar servint en aquest càrrec durant els dos primers anys de la Guerra del Pacífic, durant el qual temps es va oposar sense èxit a l'atac a Pearl Harbor. També es va oposar fermament als plans de l'Almirall Isoroku Yamamoto per a l'operació Midway.
, proposant que el Japó ocupés els grups d'illes de Fiji i Samoa, molt més importants estratègicament. Tomioka també va pressionar per centrar-se en l'ocupació de Port Moresby a Nova Guinea, ja sigui com a base per a una invasió d'Austràlia, o per a allunyar la flota de portaavions nord-americana el més lluny possible de les seves bases d'origen. Va ser rebutjat quan Yamamoto va amenaçar amb dimitir.