美津雄作为海军飞行员的经验提升，他被认为拥有很大的潜力，于是他晋升为少佐并入读当时位于东京，拥有很高威望的海军大学。随着中国抗日战争爆发，他参与了战场，取得经验，并达到了他在飞行员生涯的顶峰。由于日本和美国的关系，他在昭和16年（1941）被调任为航空母舰赤城号的飞行队长。在昭和16年（1941年）12月8日，日本海军航空队偷袭珍珠港。美津雄在晋升为指挥官前就带领整个航空编队。在黎明前，353架飞机从六艘航母上起飞，前往夏威夷。美津雄坐在一架九七式舰上攻击机的观测员座位上，这允许他能单一集中发出命令