1942年(昭和17年)4月、元山海軍航空隊（同年11月第二五二航空隊に改名)に配属。三森一正中尉によれば、他の列機が離れても武藤だけはピタリと側にいて「何があっても離れないのでご安心を」と言う武藤は側にいるだけで心強かったという。宮崎勇は、武藤を小柄ながらも明朗快活で誰からも親しまれる人と評し、「武藤さんはよく冗談を言っては周囲を笑わせた。それも自分がしんどければしんどいほど、つとめて明るく振るまい、みんなの士気を高めるようにした。そんなふうだったから、誰もが親しみをこめて金さんとか金ちゃんとか呼んでいた」と回想している。ソロモン航空戦などに参加。1943年(昭和18年)10月21日、妻・喜代子と結婚。武藤が多忙であったため結婚写真は別々に取ったものを張り合わせたものであった。喜代子によれば一人娘ができた際はこれで子孫が絶えないととても喜んでいたという。