一航空舰队返回时分出，前去支援进攻威克岛的作战。1942年2月19日参与攻击澳洲达尔文港，1942年3月支援爪哇海扫荡。而接下来山口多闻指挥的第二航空战队则在印度洋空袭战役中大放异彩，第二航空战队俯冲轰炸机队击沉英国皇家海军的轻航空母舰“竞技神”与两艘重巡洋舰，取得了惊人高的命中率。他曾向联合舰队参谋长宇垣缠提出以航空兵为中心重整舰队及积极出击掌握战争主动权的意见书。1942年6月4日，山口多闻指挥第二航空战队参加中途岛海战。在发现美军航空母舰的报告后，通过驱逐舰“野分”转发信号向南云提出马上起飞攻击部