O作战，日本海军第五航空战队与第五、第六战队归井上指挥。该战队与美国舰队接战，即珊瑚海海战。井上被己方战报误导，下令己方入侵舰队返航，未能扩大战果，因而被指责作战指导表现消极。有认为井上更像学者，不适合作战。1942年10月（53岁时）出任江田岛海军兵学校校长，时因太平洋战争引发民族主义情绪，各级学校纷纷停止教授英文，但海军兵学校在井上的坚持下，反而成为日本国内极少数敢公开教授英语的学校（更难能可贵的，在于其为一所军校）。1943年4月山本五十六的战死（海军甲事件）给他很大的震撼，使他有了想尽早停止