グアム島攻略と同じ頃行なわれたウェーク島攻略作戦（攻略部隊指揮官は梶岡定道第六水雷戦隊司令官）は失敗した。第二次ウェーク島攻略作戦には、第二航空戦隊等と共に第六戦隊も投入される。第六戦隊はウェーク島攻略支援部隊となった。第六戦隊は12月13日にトラックを出港し、12月16日ルオットに到着する。12月21日に攻略部隊などが出撃し、第十八戦隊（天龍、龍田）と第六戦隊もそれに続いて出撃した。12月23日、南洋部隊はウェーク島の占領に成功した。支援部隊（第六戦隊）はウェーク島東方を行動し、攻略後は南下して攻略部隊の支援にあたり、12月25日ルオットに帰投した。第六戦隊4隻は、1942年（昭和17年）1月10日までにトラック泊地に戻った。