1940. aasta oktoobris määrati Tomioka operatsioonide osakonna juhiks Jaapani keisririigi mereväe peastaabisse. Ta jätkas seda ametit Vaikse ookeani sõja kahe esimese aasta jooksul, mil ta ebaõnnestunult vastu seisis Pearl Harbori rünnakule. Ta oli ka tugevalt vastu amiraal Isoroku Yamamoto plaanidele Midway operatsiooni kohta.
, pakkus, et Jaapan okupeeriks strateegiliselt olulisemad Fidži ja Samoa saaregrupid. Tomioka nõudis ka keskendumist Port Moresby okupatsioonile Uus-Guineas, kas Austraaliasse sissetungi alustamiseks või selleks, et tõmmata Ameerika lennukikandjate laevastiku võimalikult kaugele oma kodudest. Ta lükkati tagasi, kui Yamamoto ähvardas tagasi astuda.