接着山本在完成前任总司令官吉田善吾制定的年度训练计划后，到1940年便改以他心中构思已久的以航空兵力为中心的训练。
1940年3月，山本为了检验海军航空兵的攻击能力，安排了一次代号为“123号作业”的演习。演习的计划安排是，驻在志布的舰队从有明湾出发，经过九州东岸北上，向佐泊湾进发；航空队则搜索北上的舰队并利用夜间对舰队实施轰炸。
指挥鱼雷轰炸机的是“赤城”号航空母舰飞行队长渊田美津雄少佐。他在发现山本五十六的舰队之后，便紧紧盯住山本的座舰——旗舰“长门”号。“长门”号打开探照灯，试图扰乱追踪飞机的视线，并用高射炮向空中的飞机猛烈射击，同时，加快舰速拼命躲避。渊田率飞机巧妙地躲开了高射炮的反击，连连向舰上投放训练用的鱼雷炸弹，弹无虚发，发发命中。
看到这一情景，山本心中十分高兴，他用称赞的口气问身边的航空参谋：“这批飞机是谁指挥的？”
“飞行队长渊田美津雄。”
“渊田……”听到回答，沉思中的山本似乎牢牢地记住了这个名字。
过了一会儿，山本对他的参谋长福留繁无意中说道：
“照这个水平，难道还不能攻击珍珠港吗？”
福留少将迷惘地望着山本，根本不知道他在说什么。
山本五十六除抓紧舰队的日常训练外，还十分关注国外第二次世界大战局势的发展，尤其是美国海军的发展。他鉴于美国海军正在急速地扩大，尤以成为美国太平洋舰队基地的夏威夷珍珠港，直接从侧腹威胁日本，加上飞机飞速的发展，续航力不断延长，日本过去的防御线已难以保卫日本列岛的安全，便把原来从小笠原群岛联结马里亚纳群岛的日本第一道防线，向前推进到从东卡罗林群岛到马绍尔群岛的防线，并将这一防线定为迎击决战的战线。
来到海上，就等于来到了战争第一线，对此山本深有感触。他早在长冈中学同学会与长冈社在东京九段的军人会馆为他就任联合舰队司令官而举办的庆祝会上就曾说过：“我现在的任务关系到国家的兴亡，所以只许成功不许失败，也因此，自接任联合舰队司令长官以来从未安睡。”
9月15日，山本在给NFDA1川良一的信中这样写道：
“……尔后，联合舰队一直驻泊在丰后水道之一隅，除了接受来自陆上的邮件外，几乎处于与世隔绝的状态。联合舰队只是终日进行演习训练。本年度的训练很快就要结束了，到那时，联合舰队的实力可望得到全面的增强。我现在竭心尽力就是想使其作战能力能达到鼎盛状态，这是我义不能辞的重任。鄙人痛感使命重大，又恐力不能及。今后，我一定竭筋骨之力，尽心神之劳，以达此目的。
此乃不同于从事世间一般琐事，焉能仅凭点滴新闻而为乎。鄙人深深地知道，今后务须排除众多繁冗事务，专心致力于海军事业。”