洋战争开战前已就任「第6戦队」司令官，开战后率领第6战队先后参加进攻威克岛作战（作为増援部队）和珊瑚海海战（属MO攻略部队）。1942年8月美军在所罗门群岛的瓜达尔卡纳尔岛登陆，五藤指挥第六战队四艘重巡洋舰“青叶”“古鹰”“加古”“衣笠”前往支援驻拉包尔的第八舰队，由第八舰队司令长官三川军一中将率领出击瓜达尔卡纳尔岛，在8月8日半夜的第一次所罗门海战中，击沉盟军的四艘重巡洋舰，但第六战队返航时重巡洋舰“加古”被潜艇击沉。1942年10月12日夜，五藤以重巡洋舰「青叶」为旗舰带领另两艘重巡洋舰“衣笠”