17 ноября 1941 года все авианосцы, предназначенные для участия в операции, прибыли в залив Саэки. Линкор «Нагато» с адмиралом Ямамото на борту покинул Ивакуни и также бросил якоря в Саэки. В 15:00 Ямамото прибыл на «Акаги» вместе со своими начальниками штабов. На борту авианосца собралось около 100 высших морских и летных офицеров, в том числе вице-адмирал Нагумо со штабом, капитаны кораблей с помощниками, а также командиры авиачастей, перебазировавшихся на авианосцы. Ямамото произнес короткую речь, которую закончил заверением в успешности предстоящей операции.
Около 16:00 один за другим корабли покинули бухту Саэки. Первым в поход вышел авианосец «Хирю» с двумя эсминцами сопровождения. Следом за ним выступил «Сорю», также в сопровождении эсминцев. Вскоре авианосцы разошлись. «Хирю» обошел остров Окиносима и вышел в открытое море, направившись к точке сбора в районе Курильского архипелага. На закате «Сорю» обошел южную оконечность острова Сикоку и взял курс на залив Танкан. Позднее залив Саэки покинули авианосцы «Сёкаку» и «Дзуйкаку». Они взяли курс на залив Беппу, откуда также направились в сторону Курил. Тем временем удалось устранить неисправность в системе выхлопа «Сёкаку» и корабль смог продолжить участие в операции.
С наступлением темноты авианосец «Акаги» также поднял якоря и покинул залив Саэки. В районе острова Нанпо корабль взял курс на север и пошел в направлении залива Танкан, пройдя мимо Йокосуки и Иокогамы. Авианосец «Kara» перед сбором в заливе Саэки, в период с 11 по 14 ноября стоял в доке в Сасебо. 17 ноября, покинув залив Саэки, авианосец вернулся в Сасебо и принял на борт 100 торпед, предназначенных для удара по Перл-Харбору. Кроме того, на борт «Каги» поднялись специалисты из Йокосуки, которые уже в море завершили все необходимые переделки в конструкции торпед.
Одним из агентов японской разведки, отправленных на борту пассажирского парохода «Тайё-мару», был офицер морской авиации Сугуру Сузуки. В сентябре он получил приказ отправиться на Гавайи и собрать там всю добытую японской разведкой информацию. Вместе с Сузуки на Гавайи прибыли специалисты по подводным вооружениям Маэдзима и Мацуо. Задачей последнего было разработать план применения миниатюрных подводных лодок. «Тайё-мару» покинул Иокогаму и направился на север, двигаясь курсом, похожим на предполагаемый курс эскадры. На маршруте Сузуки каждый день проводил подробные метеорологические измерения, фиксируя видимость, силу и направление ветра, степень продольной и поперечной качки, а также состояние моря. Чем ближе корабль приближался к Оаху, тем более точными и подробными становились исследования офицера. На расстоянии 200 миль от Оаху он заметил первые американские патрульные самолеты. В 100 милях Сузуки отметил уже групповые полеты американцев. В то же время, к северу от Оаху не встретилось ни одного корабля. «Тайё-мару» вошел в залив Гонолулу утром в субботу 1 ноября. На следующее утро Сузуки и Маэдзима осмотрели в бинокль базу Перл-Харбор. Наблюдение затруднялось тем обстоятельством, что база находилась на значительном удалении от Гонолулу. На борт парохода в тот же день прибыл японский консул Кита, который передал офицерам информацию, собранную японской и немецкой разведкой. Сузуки передал консулу список из 100 вопросов, составленный штабом ВМФ. Кита убыл в консульство, чтобы там подготовить ответы. Там консул передал вопросник агенту Йосикаве. Йосикава работал целые сутки. В последний раз он лично проверил всю собранную информацию. Кроме ответов на вопросы разведчик представил множество карт и набросков. Он указал запасные аэродромы, и даже обозначил поля для гольфа, с которых при необходимости могли взлетать самолеты. Пока «Тайё-мару» стоял в Гонолулу, Сузуки постоянно занимался наблюдениями за американскими самолетами. 5 ноября корабль покинул Гонолулу и лег на обратный курс. 17 ноября «Тайё-мару» прибыл в Японию. Сузуки получил приказ прибыть на борт линкора «Хией». На следующий день линкор покинул Йокосуку и взял курс на залив Танкан.
Прежде чем эскадра начала концентрировать силы в заливе Хитокапу, в залив вошла канонерка «Кунадзири», которая выступала в роли плавучей станции связи. Этот шаг должен был сократить до минимума присутствие в эфире японских кораблей.
22 ноября в 15:15 сбор эскадры был завершен. Последним в залив вошел авианосец «Сёкаку».
Вспомогательные суда последовательно заправляли боевые корабли топливом, водой, пищей для экипажей. На борт авианосцев было погружены тысячи бочек с топливом. По соображениям секретности все транспорты должны были оставаться в заливе Хитокапу до 10 декабря.