拡散霧箱は、霧箱中に温度勾配を作って過飽和状態を作り出す。箱の上方に溝を作り液体を流し込むか、あるいは液体をしみ込ませた布などを設置しておく。液体は一般的に水やアルコールが使用される。一方、箱の下部はドライアイスや液体窒素で冷却させる。この状態で箱の上方を温め、液体を蒸発させると、蒸気はやがて下へ向かう。そして冷やされて液体となるが、その間に過飽和状態となる区域が出現する。拡散霧箱は膨張霧箱と異なり、常に放射線が観測できる利点がある。欠点としては、過飽和となる箇所が限られるため、霧箱中の一部でしか飛跡を見ることができないことが挙げられる。
膨張霧箱は、空気を膨張させることで過飽和状態を作り出す。ウィルソン霧箱と呼ばれるときは、この膨張霧箱のみを指すことが多い。箱のピストンを引いて空気を膨張させると、箱の中の温度が下がる。そのため、空気中に含むことのできる蒸気量が少なくなり、箱の中が一時的に過飽和の状態となる。この時に放射線が入射すると飛跡が見える。膨張霧箱の欠点は、膨張させた時のみでしか飛跡が観測できないことである。一度霧箱を膨張させると、ふたたび観測の準備が整うまでに5～6分程度の時間を要するため、連続して観測を行うことはできない。また、膨張させたときに放射線が入射しなかった場合は、飛跡を観測することができない。これを防ぐため、霧箱にGM計数管を配置して、放射線を感知した時に自動で霧箱が膨張する仕組みがとられている霧箱も多い。
1942年（昭和17年）5月5日、大本営は大海令第18号と大海指第94号によりミッドウェー島とアリューシャン列島西部要地攻略を命じた（ＭＩ作戦とＡＬ作戦）。陸海軍中央協定が結ばれ、ＡＬ作戦成功後のアッツ島は日本陸軍が、キスカ島は日本海軍が、それぞれ防備を担当することになった（アリューシャン方面の戦い）。第四航空戦隊（空母龍驤、隼鷹）を基幹とする第二機動部隊はアリューシャン方面に進出し、6月4日にウナラスカ島のダッチハーバーを空襲した。だがミッドウェー攻略にむかった南雲機動部隊はアメリカ軍の邀撃により、主力空母4隻と重巡1隻を喪失した（ミッドウェー海戦、6月7日の大海令第101号により作戦中止）。北方部隊（指揮官細萱戊子郎第五艦隊司令長官）はミッドウェー作戦の戦況を見て幾度か命令を変更したあと、最終的にＡＬ作戦（アダック島上陸中止、アッツ島とキスカ島攻略）の続行に至った。連合艦隊もミッドウェー作戦部隊から第三戦隊・第五戦隊・第八戦隊・空母瑞鳳などを北方部隊に編入する。内地で待機していた空母瑞鶴なども、北方部隊に増強された。北方部隊（第五艦隊）と増援艦艇は米軍機動部隊出現に備えてアリューシャン方面で行動したが、連合軍は出現せず空振りに終わった。6月8日、第七師団より抽出された北海支隊はアリューシャン列島のアッツ島を、舞鶴鎮守府第三特別陸戦隊はキスカ島を、それぞれ占領した。当時の防備計画では、キスカの地上兵力は海軍陸戦隊・12cm平射砲4・7cm野戦高角砲4・13mm機銃単装4・探照灯2、キスカ海面防備として特殊潜航艇4基（千代田にて輸送予定）・陸上固定の四連装魚雷発射管1（後日、魚雷艇に変更されるが未進出）・第13駆潜隊（駆潜艇3）、東港海軍航空隊の飛行艇6という貧弱なものであった。6月9日にキスカ進出を果たした東港航空隊支隊の飛行艇6機は偵察や哨戒とともに米軍前進基地の攻撃を実施したが、大きな戦果はなかった。6月11日、連合艦隊はミッドウェー島に配備予定の第二聯合特別陸戦隊・設営隊の一部をアリューシャンに配備変更し、さらに特殊潜航艇も6基に増やした。大本営は水上戦闘機6機の派遣を決定した。一方、連合軍はキスカ島気象観測室からの連絡途絶により、飛行艇母艦ギリスをアトカ島に派遣した。PBYカタリナ飛行艇はキスカ島湾内に艦船複数隻を、アッツ島に幕舎を発見した。まずアメリカ陸軍のB-24型重爆がウムナック島より発進し、キスカ島への空襲を開始する。6月12日には駆逐艦響（第6駆逐隊）が空襲を受けて損傷した。駆逐艦暁に司令駆逐艦を変更し、響は内地に帰投した。6月19日、キスカでタンカー日産丸が空襲を受けて沈没、球磨川丸も小破した。連合軍爆撃機の空襲に対して日本側は打つ手がなく（さらに投棄燃料を毒ガスと誤認）、水上機部隊は零式水上観測機4機（6月23日、残存3機）を残してアガッツ島のマクドナルド湾へ避退した。白山丸と球磨川丸も荷揚げを中止し、大湊に向かった。6月17日発令の北方部隊軍隊区分によるキスカ方面所在部隊は、ＡＯＢ（キスカ島）防備部隊（第13駆潜隊、駆逐艦帆風、まがね丸、白山丸、球磨川丸、舞三特）、協力部隊（第21駆逐隊〈若葉、初春、初霜〉）、水上機部隊（母艦〈神川丸、君川丸〉、駆逐艦〈汐風〉）、基地航空部隊（東港空支隊、第二日の丸）という戦力であった。キスカ島の陸上防備は舞鶴鎮守府第三特別陸戦隊が担当していた。6月23日、大本営陸海軍部は大陸命第647号と大海指第106号により北方部隊（第五艦隊）によるキスカとアッツの長期確保を指示した。7月1日、第13駆潜隊と第五警備隊（舞三特より改編）の第五艦隊編入にともない、北方部隊指揮官（第五艦隊司令長官）はＡＯ（アリューシャン）防備部隊を編成した。ＡＯ防備部隊（指揮官佐藤俊美第五警備隊司令）は、第五警備隊・第13駆潜隊・特設監視艇1隻・基地航空部隊（東港空支隊）という貧弱な戦力であった。