1941年（昭和16年）7月、船舶輸送司令部隷下の第1揚陸団長に転じ、同年8月、陸軍少将に昇進し太平洋戦争を迎えた。伊藤は上陸作戦の専門家の一人とされ、第1軍指揮下で比島作戦に参加。第1揚陸団の一部はコレヒドール島攻略に当たり、本隊は第16軍の指揮下に入り蘭印作戦に従事した。