太平洋戦争勃発直前に空母「蒼龍」艦長を拝命しハワイ作戦、ウェーク島攻略作戦、インド洋作戦等の一連の作戦に参加する。しかしミッドウェー海戦で米軍急降下爆撃機から投下された爆弾三発が「蒼龍」に命中し大破炎上、沈没直前に総員退艦命令を発令するが、柳本自身は退艦を潔しとせず艦橋に残り、運命を共にした。「蒼龍」沈没により戦死認定を受け、翌年戦死公表と同時に海軍少将に特別進級した。なお、この海戦で3空母なき後も奮闘し、その後自沈した飛龍の艦長加来止男（戦死後少将）は海軍大学（甲種25期）の同期生である。（加来止男もまた、司令官山口多聞と共に退艦を拒否し、艦と運命を共にしている。）