い号作戦
ニューギニア方面
1942年（昭和17年）12月31日、日本軍指導部（昭和天皇、大本営陸軍部/参謀本部、大本営海軍部/軍令部）はガダルカナル島（以下ガ島と省略）からの撤収と、ニューギニア島東北部に作戦重点を転換することを決定した。1943年（昭和18年）1月4日の大陸命第732号・同733号、大海令第23号により南太平洋方面作戦陸海軍中央協定がむすばれ、ここに日本陸軍と日本海軍はガ島撤退作戦とニューギニア作戦強化の方向で動き出した。
2月初旬、日本軍はケ号作戦を発動し、ガ島から撤収した。既述のように、大本営陸海軍部はガ島撤収前から作戦重点をニューギニア方面に指向していた。1943年3月に発令された第三段作戦帝国海軍方針と、同時期に日本陸軍との間に取り決められた陸海軍中央協定で、春以降の作戦方針としてニューギニア方面を重視していくことを確認した。ラバウルに司令部を置く第八方面軍（司令官今村均陸軍中将）はニューギニア方面作戦に懐疑的・消極的だったが、大本営陸軍部は方面軍の懸念を押し切る形でラエ、サラモア方面に対する攻勢を指導した。これにより南東方面の日本陸海軍（第八方面軍、南東方面艦隊〈第十一航空艦隊、第八艦隊〉）は、輸送船8隻・駆逐艦8隻による陸軍51師団のラバウル〜ラエ・サラモア輸送作戦「第八十一号作戦」を策定した。対空直衛として、日本陸海軍航空隊約200機が集められた。
当時、南東方面の日本陸軍と日本海軍の間には問題があった。連合艦隊と第八方面軍の関係は険悪で、ラバウルの南東方面艦隊（司令長官草鹿任一中将）と第八方面軍の関係も険悪であった。現地を視察した軍令部作戦課長山本親雄大佐は「南東方面艦隊は第八方面軍司令部に対して全然信頼していない。あれではニューギニア作戦も覚束ないであろう。道路は何等着手していないし、ニューギニアに対する認識不足であり、中央も楽観しすぎている」と報告した。2月20日、第八方面軍の今村司令官はトラック泊地の戦艦大和に連合艦隊司令長官山本五十六大将を訪ね、南東方面における陸海軍協同作戦について懇談している。日本陸海軍の戦闘機が護衛するとはいえ、第八方面軍は不安を抱えたまま「全般的作戦の要請上断固として」やむをえず第八十一号作戦を決行した。3月3日、輸送船団はダンピール海峡で連合軍の大規模空襲を受け、輸送船8隻・駆逐艦4隻沈没という大損害を受けて作戦は中止された（ビスマルク海海戦)。
ビスマルク海海戦の結果は、昭和天皇を含め日本陸海軍各部に多大なる衝撃をもたらした。大本営陸海軍部は直ちに対応を協議したが、あくまでニューギニア方面重視の方針は堅持することになった。敵制空権下での輸送は困難を極め、重要問題となる。大本営の合同研究には「五　第一段作戦の結論（1）前述の敵情判断による敵航空の優勢と地上三師団の攻勢に対して、マダン〜ラエ道の完成する八月頃迄わが軍は何んとかしてラエ、サラモアを確保しなければならないが、これは一に補給の確保にある。／（2）航空作戦はこの際防勢では駄目、こちらはラビ〜ブナ間の敵輸送路を攻撃する。これを叩けば敵の突進力はなくなる。」との項目がある。軍令部作戦課長山本親雄大佐によれば「い号作戦について軍令部から指示した記憶はない。八十一号作戦ラエ輸送の全滅は「い」号作戦決行の一つの動機になったと思う」という。
3月22日、日本陸海軍は「南東方面作戦陸海軍中央協定」を結び、陸軍は同日付で大陸指第1465号を、海軍は25日に第三段作戦方針指示と大海指第213号をもってニューギニア方面・ソロモン諸島方面に対する新規作戦方針を示した。その中には、航空機に関して「南東方面艦隊司令長官ノ指揮スル大約左ノ兵力(中略)状況ニ依リ母艦飛行機ヲ転用増強スルコトアリ」の項がある。この新陸海軍中央協定では「陸海軍真ニ一体トナリ両軍ノ主作戦ヲ先ツ「ニューギニヤ」方面ニ指導シ該方面ニ於ケル作戦根拠ヲ確立ス　此ノ間「ソロモン」群島及「ビスマルク」諸島方面ニ於テハ防御ヲ強化シテ現占領要域ヲ確保シ来攻スル敵ヲ随時撃破ス」と謳い、陸海軍航空兵力の統一指揮についても言及および研究がおこなわれていたが、実現しなかった。
3月下旬、大本営陸海軍部は第八方面軍参謀長加藤鑰平陸軍中将、連合艦隊参謀長宇垣纏海軍中将、南東方面艦隊参謀長中原義正海軍少将等を東京に招致し、現地の意見を聞くとともに中央の作戦方針を示した。3月26日には、昭和天皇が大本営会議に臨御している。
ソロモン方面
日本陸海軍はガダルカナル島撤退後のソロモン諸島防衛線をどこに置くかで意見が対立し、ブーゲンビル島などの北部ソロモン諸島は日本陸軍の担任、ニュージョージア諸島やサンタイサベル島などの中部ソロモン諸島は日本海軍の担任という方針で妥協した。だがソロモン諸島の防衛姿勢はいまだ陸海軍間で一致せず、折衝が続いた。
中部ソロモン地区強化のため、日本海軍は従来より駆逐艦による輸送作戦を実施していた。既に制空権は連合軍側に渡っていたため、その傘の元に連合軍艦艇の行動も活発化した。その結果ニュージョージア島ムンダ地区、コロンバンガラ島ビラ地区は3月5日、連合軍艦船により艦砲射撃を受け、同日コロンバンガラ島へ輸送作戦を実施していた日本海軍駆逐艦村雨、峯雲は、メリル少将率いる第17任務部隊に襲撃され、全滅する事態となった（ビラ・スタンモーア夜戦）。この頃、南東方面の日本海軍基地航空部隊は練度低下、器材搭乗員の損耗ともに激しく、夜間少数機で行っていた陸攻の夜間爆撃すら実施困難となり、十一航艦の水偵がそれを肩代わりする事態に陥っていた。
2月14日にアメリカ陸軍航空隊や海兵隊航空隊の航空機からなる戦爆連合がブーゲンビル島のカヒリを攻撃し、日本海軍の航空隊が迎撃したが、日本軍は戦闘機一機の損害だったのに対してアメリカ軍は10機を被撃墜され、セントバレンタインデーの虐殺（"Saint Valentine's Day Massacre"）と呼ばれる被害を出した。4月3日、ニューアイルランド島・カビエン港がアメリカ軍の空襲を受け、日本側は第八艦隊の重巡洋艦青葉が大破・擱座するなどの被害を受けた。
一方連合軍は南部ソロモン諸島（ガ島、フロリダ諸島、ルッセル諸島）および東部ニューギニアのブナ地区を手中にしていた。この方面より発進する連合軍戦闘機と爆撃機は、ムンダ方面、ラエ、サラモア方面を連日のように空襲し、ソロモン諸島方面ではニュージョージア島より南、ニューギニア方面ではダンピール海峡地区より南の制空権を掌握するに至った。3月下旬、連合軍はカートホイール作戦を発令し、南東方面での反攻に出ようとしていた。3月から4月上旬にかけてガ島には米軍の輸送船や艦船が頻繁に入泊し、日本軍は米軍が近くソロモン諸島で攻勢に出るかもしれぬと懸念していた。
作戦後
4月15日、予定計画に基づき各飛行隊は翌日のブナ攻撃の準備に入った。16日早朝、東部ニューギニア北岸への偵察を実施したところ、ブナ方面に敵艦船は見られなかった。このため山本長官はブナ攻撃を中止し、これをもってい号作戦の終結を下令した。また同日、連合艦隊は第二期作戦の戦果並びに被害を報告、「ガ島方面攻撃に相次ぎニューギニア方面航空作戦に敵の意表を衝き甚大なる打撃を与え敵の反撃企図を相当防遏し得たるものと認む」と所見を出し、概ね作戦目的を達しえたものと判断した。
作戦終了後の17日、連合艦隊はラバウルで「い号作戦」研究会を行なった。ここでは連合軍の増勢遮断と前線航空基地の整備を主題として取り上げ、山本も航空戦の成否が勝敗を決するという趣旨の訓示を行なった。また、宇垣は航空作戦に関して、偵察を徹底すること、小目標であってもこまめに攻撃すること、大型機に対する対処法や、新たな攻撃法に対する研究の促進などを希望として述べた。
「い号作戦」の間、山本長官は、トラック島の連合艦隊旗艦「武蔵」を離れ、「い号作戦」を直接指揮するため、幕僚をしたがえてラバウル基地に来ていた。作戦終了後、山本は、ブーゲンビル島、ショートランド島の前線航空基地の将兵の労をねぎらうため、ラバウルからブーゲンビル島のブイン基地を経て、ショートランド島の近くにあるバラレ島基地に赴く予定を立てた。その前線視察計画は、艦隊司令部から関係方面に打電された。これは前線視察を兼ねて現地将兵の士気高揚を狙ったものであったが、同時にガ島奪回作戦以来、苦闘を続ける陸軍第17軍に対し宇垣連合艦隊参謀長は司令部を訪問しその戦功を労いたいと以前から考えており、山本もそれを望んでいたことも理由の一つであった。前線視察に関しては第三艦隊の小沢治三郎らから反対されたが、視察は予定通り決行された。4月18日6時5分、司令部一行は2機の一式陸攻に分乗し、護衛の零戦6機をともなってラバウル東飛行場を発進した。7時40分頃、米陸軍のP-38戦闘機16機と空戦になり、一式陸攻は2機とも撃墜され、山本は20日捜索隊によって死亡が確認された（海軍甲事件）。この後21日に古賀峯一が連合艦隊司令長官に任命されたが、参謀長の宇垣以下司令部員も多くが戦死、負傷しており、その結果、3月に軍令部より打ち出された第三段帝国海軍作戦方針に基づき、直ちに発令されるべき連合艦隊第三段作戦命令の発令が8月になり、日本海軍の作戦指導に影響を与えた。
海軍
母艦飛行機隊は一度損耗すると再建に時間がかかるという理由から、「い号作戦」は短期間で終了したものの、母艦飛行機隊の航空機は艦戦14機、艦爆16機を自爆、未帰還で失い、艦戦6機、艦爆17機が被弾した。特に母艦飛行機隊の艦爆の損耗率は三割に達し（上記の消耗度と一致していないが、これは基地航空隊である五八二空所属機が含まれていないため）、被弾した物を加えると六割を超えており、結局一航戦は機材と搭乗員の一部を二航戦に移し、飛行機隊再建のため五月に内地へ帰投することとなった。このため5月12日にはじまるアッツ島の戦いや6月30日に始まる連合軍の中部ソロモン地域に対する反攻（ニュージョージア島の戦い）に対して機動部隊を活用することができず、一航戦がトラックに再進出するのは7月15日になった。また、基地航空部隊も、作戦直後の偵察により、ガ島周辺および東部ニューギニア北岸地域に多数の航空機、艦船の集結を認め、今後もい号作戦のような大規模な航空作戦の必要性を感じていたが、二十一航戦、二十六航戦ともにい号作戦の消耗から回復しつつ、小規模な攻撃を実施する程度で、大規模な攻勢作戦は5月の二十五航戦の再進出まで待たねばならなかった。また、草加任一の回想によれば、17日の研究会において戦闘機の実力が開戦時に比べ相当落ちていることが取り上げられており、過大な戦果報告と空戦能力の低下は、徐々に日本軍の航空作戦の問題になり始めていた。こうした犠牲を払いながらも、今回の作戦により連合軍側も7日のX攻撃によって連合軍の北上作戦が10日間延期されている。
陸軍
今回の作戦についての連絡は、現地の第8方面軍には3月12日に、参謀本部には同18日に正式に伝えられていたが、海軍の航空作戦に呼応して、積極的な航空作戦や大規模な船団輸送を実施するような機運にはならず、中央も現地も傍観的な態度であったという。これに関して『戦史叢書66、大本営陸軍部〈6〉』では「なぜ陸海軍航空隊による統一作戦・航空撃滅戦が実施できなかったのか？」と指摘している。3月の時点で杉山元参謀総長は南東方面陸海軍航空指揮の統一運用を唱え、3月22日の南東方面陸海軍中央協定でも「航空作戦ノ指導ニ方リテハ特ニ陸海軍航空戦力ノ統合発揮ニ努ム」と指示されている。4月初め、天皇は参謀総長に「海軍はソロモンやモレスビー方面に大規模の航空作戦を行なうというが、陸軍はいかにするか」と暗に陸海軍の協同作戦について注意を促した。4月11日、天皇からもい号作戦に関連して陸軍の作戦指導に関する質問がなされた。そのため参謀本部では現地第8方面軍に対して、12日には補給の現状と今後の見通しについての問い合わせが、14日には海軍の航空作戦に呼応して積極的に輸送作戦を実施するよう督促が発せられた。中央の指示に対しラバウルの第8方面軍では、ニューギニア方面の輸送計画に関して海軍側と困難な折衝を続けていたいきさつもあり、方面軍参謀の井本熊男はそれまでの中央の現地に対する無理解への不満も相まって、中央からの神経質な干渉に相当な苛立ちを感じていた。ただ現実問題として、当時積極的な航空作戦を実施できるほど陸軍の航空戦力が充実していなかったことは井本自身も認めている。当時の南東方面はもはや航空援護無しに輸送作戦を実施することはありえない情勢であったため、事は簡単ではなかった。
また、この当時の南東方面に展開していた陸軍航空部隊である第6飛行師団の3月20日頃の実働戦力は、一式戦闘機50機、九九式双発軽爆撃機16機、九七式重爆撃機17機、一〇〇式司令部偵察機3機の合計87機であり、これは部隊定数の60％に過ぎず、この頃の第六飛行師団はもっぱらブナ、オロ湾方面への夜間爆撃と、輸送部隊の船団護衛に従事する程度の活動に甘んじていた。それでもこの作戦中にソロモン方面、ニューギニア方面への輸送は数回実施されており、この時期の同方面への輸送船団が航空機による妨害を受けないことはまれであったが、X攻撃直後の4月8日のムンダ輸送は連合軍の妨害を受けることなく成功し、この後始まる中部ソロモンの防衛の一助となった。
第8方面軍もい号作戦によってムンダ、サラモア方面の連合軍の活動が低下したことを認めている。とはいえ、作戦実施期間の関係でその効果が現れた期間は短く、陸軍側には物足りないという思いが残った。
評価
作戦終了時、連合艦隊は、「ガ島方面攻撃に相次ぎニューギニア方面航空作戦に敵の意表を衝き甚大なる打撃を与え敵の反撃企図を相当防遏し得たるものと認む」と所見を出し、概ね作戦目的を達しえたものと判断している。
この作戦の問題点としては、戦果に比して日本の被害が大きいことが挙げられ、参加部隊の機材の損失、搭乗員の質の低下といった航空戦力の低下を招いたことが批判される。戦死者も、戦闘機搭乗員のみの比較でも日本側の15名に対し連合軍側は3名と少なかった。こういった結果は予測できたものとして、計画者の山本五十六長官を批判する意見もある。
当時のアメリカ太平洋艦隊司令長官のチェスター・ニミッツは、「山本長官は戦勢の悪化に驚き、連合国計画の撹乱を意図した全面航空攻勢作戦を指揮するため、自らラバウルに出発した。第三艦隊（空母部隊）から派遣した約200機と、陸上基地の海軍機100機をもって、彼は戦争中もっとも強力な日本航空部隊を編成、まず最初に、アイアンボトム水道における船舶を、次いで、東部ニューギニアの目標に攻撃を加えた。この結果はけっして小さくなかった。駆逐艦1隻、コルペット艦1隻、給油艦1隻、輸送船2隻を撃沈し、25機の連合軍飛行機を破壊した。しかし、日本は40機の犠牲を出し、空母の第一線搭乗員の大きな損失は、日本の空母部隊の戦力をこれまで以上に大きく低下させたのである。」と評している。戦後GHQによって作成された「マッカーサー・レポート」には「航空攻撃の非常に有効な結果にも関わらず、日本海軍航空隊は大規模な航空攻撃を継続する能力を持っていなかった」と評価をしている。連合国軍最高司令官総司令部参謀第2部長チャールズ・ウィロビーは「広く分散していた三つの目標に飛行隊を分けた結果、その攻撃は徹底さを欠いていた」と評している（「三つの目標」とは当時マッカーサーが担当していた戦区である東部ニューギニア方面へのY攻撃を指すと思われる）。サミュエル・エリオット・モリソンは、4月7日のX攻撃については「アメリカ軍の攻勢準備のスケジュールを約10日間遅滞せしめた」と記し、また11日以降に始まるY攻撃に関しては「艦砲射撃のない航空戦力は航空支援のない艦艇と同様に効果がないことを証明した」と両航空作戦を評価している。