1、1941年12月7日珍珠港突袭战，南云忠一任第1航空舰队司令、机动部队指挥官
突袭珍珠港机动部队以第1航空舰队为核心，包括第1、2、5航空战队的赤城、加贺、苍龙、飞龙、翔鹤与瑞鹤号航母，第3战队比睿、雾岛号战列舰，第8战队利根、筑摩号重巡洋舰，第1水雷战队阿武隈号轻巡洋舰、驱逐舰9艘，第7驱逐队驱逐舰2艘，第2潜水队潜艇3艘，补给船7艘。
11月26日南云忠一率部从择捉岛单冠湾出发在海上待命，12月2日接到命令按计划实行，航程6500公里7日达珍珠港以北400公里处。6时起飞第一波183架飞机：担任水平轰炸97舰攻49架、担任鱼雷攻击97舰攻40架、99舰爆51架、零战43架，7时49分第一波机群指挥官渊田美津雄中佐下达攻击命令，13分钟后报告奇袭成功。8时55分岛崎重和少佐指挥第二波167架飞机起飞：担任水平轰炸97舰攻54架、99舰爆78架、零战35架。13时机动部队收回飞机返航，途中派出第2航空战队苍龙、飞龙号航母与第8战队利根、筑摩号重巡洋舰支援威克岛作战。
袭击珍珠港的战果：击沉战列舰4艘、重创战列舰3艘和巡洋舰以下舰只12艘、击毁飞机311架、人员死伤3784人。美太平洋舰队战列舰全部受损，但2艘航空母舰不在港而免遭攻击。日军仅损失飞机第一波9架、第二波20架。
关于珍珠港突袭战，事后的主要批评是南云忠一没有同意进行第三波攻击。影响指挥决心的主要是当时尚不清楚美军航母的确切位置与攻击能力、不清楚珍珠港地面防空火力强弱，但第三波攻击自身损失肯定会超过前两波，还有可能伤及舰队。技术因素亦不可忽视，6艘航母载机约400架，若组织第三波攻击将多耗时6小时以上，飞机回收时接近黄昏。至于有人主张舰队向南、向西搜索接敌，困难在于若舰队驻泊马绍尔群岛则补给船不可能追上舰队，若返回日本则随行驱逐舰携带燃料不足以航行至预定的加油点、将被迫弃舰（补给船在舰队返程途中等候加油，作战舰艇基本不能互相加油）。
2.1942年1-3月南太平洋作战
1942年1月5日南云忠一率第1航空舰队为核心的机动部队从濑户内海经特鲁克群岛出击外南洋，机动部队包括赤城、翔鹤、瑞鹤、龙骧号航母，还有战列舰比睿、雾岛号、7艘巡洋舰、19艘驱逐舰和5艘潜艇。舰载机攻击了新不列颠岛拉包尔、新爱尔兰岛卡维恩、新几内亚岛莱城、萨拉莫阿后返回特鲁克。2月15日率赤城、加贺、苍龙、飞龙号航母及第3战队比睿、雾岛号战列舰，第8战队利根、筑摩号重巡洋舰（第2航空战队苍龙、飞龙归队，第5航空战队翔鹤、瑞鹤回国）前往班达海，19日舰载机攻击澳大利亚达尔文港，驻泊西里伯斯岛斯塔林湾（今托里奥港）。为支援爪哇作战25日经帝汶岛北翁拜海峡进入印度洋，舰载机攻击爪哇岛南岸芝拉扎港，3月9日返回斯塔林湾。
3.1942年4月印度洋突袭作战
3月26日第1航空舰队辖赤城、苍龙、飞龙、翔鹤、瑞鹤号5艘航母（第5航空战队归队）及战列舰比睿、雾岛号从斯塔林湾出发、进入印度洋，目标是打击英国远东舰队。4月5日第1航空舰队108架飞机攻击锡兰科伦坡港，击沉英国武装商船、驱逐舰各一艘，击落飞机27架。同日在科伦坡外海瑞鹤号飞机炸弹击沉英国重巡洋舰康沃尔号、多塞特郡号（多塞特郡号是围歼德国俾斯麦号战列舰的功臣）。4月9日第1航空舰队攻击亭可马里港，飞龙号舰载机击沉竞技神号航母等。此役日军仅损失了16架战机，英国皇家海军自此退往非洲东岸对日军不再构成威胁。第1航空舰队自1月离开本土以来作战航行5万海里，其第5航空战队（原忠一）调往特鲁克改隶第4舰队预定参加新几内亚作战，舰队主力返回日本。返航经过台湾海峡正值杜立特空袭东京，曾奉命进击。
4.1942年6月中途岛海战
5月27日南云忠一率领以第1航空舰队为主力的第1机动部队（辖航母赤城、加贺、苍龙、飞龙号，战列舰名、雾岛号，重巡洋舰利根、筑摩号，轻巡洋舰长良号，驱逐舰16艘）从柱岛泊地出发执行中途岛作战计划。6月4日发起对中途岛美军攻击，遭遇美军斯普鲁恩斯少将第16特混编队、弗莱彻少将第17特混编队（共辖3艘航母、7艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰、17艘驱逐舰）以及中途岛基地航空兵有准备的反击。航母大战的结果是日本惨败，损失4艘航母330架飞机、数百名飞行员和3700名舰员。美国约克城号航母沉没。
5.1942年8月24日第2次所罗门海战（东所罗门群岛海战）
以南云忠一第3舰队为基干的机动部队辖航母翔鹤、瑞鹤、龙骧号，战列舰比睿、雾岛号，以及4艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰、17艘驱逐舰。
8月21日，第2、3舰队从特鲁克南下捕捉和歼灭美军机动部队，以支援陆军一木支队反攻瓜岛。24日午后第3舰队在瓜岛东面300海里斯图尔特群岛以南海面发现美军弗莱彻第61特混舰队（航母2艘、战列舰1艘、重巡洋舰3艘、轻巡洋舰1艘、驱逐舰10艘），立即展开攻击，翔鹤号机队重创美军航母企业号及1艘轻巡洋舰。配属给原忠一第8战队（重巡洋舰利根、筑摩号）的龙骧号航母担任对瓜岛的攻击，被萨拉托加号舰载机炸弹命中沉没。
6.1942年10月26日南太平洋海战（圣克鲁斯海战）
10月下旬日本陆军在瓜岛集结近3万兵力，包括第2师团与第38师团一部，第17军司令部亦进驻瓜岛，决心夺回亨德森机场占领全岛。海军派出近藤信竹第2舰队（金刚、榛名号战列舰，4艘重巡洋舰，1艘轻巡洋舰，15艘驱逐舰）、南云忠一第3舰队支援。第3舰队由航空母舰翔鹤、瑞鹤、瑞风、鹰号，战列舰比睿、雾岛号，重巡洋舰熊野、铃谷、利根、筑摩号，轻巡洋舰长良号以及6艘驱逐舰组成机动部队，任务是寻歼美军机动舰队、阻止美军对瓜岛增援并夺取制空权。
南云忠一从瑙鲁方向南下搜索行进，另派角田觉治第2航空战队（隼鹰号航母）支援地面作战。美军金凯德第16特混舰队率刚修复的企业号（8月24日被翔鹤号重创）从珍珠港抵达南太平洋战区司令部所在地新喀里多尼亚岛东北，与默雷第17特混舰队（大黄蜂号航母）会合前往圣克鲁斯群岛海域待机，合计辖有航母2艘、战列舰1艘、重巡洋舰3艘、轻巡洋舰3艘、驱逐舰14艘。
10月26日凌晨在相距200海里距离上两军侦察机先后发现对方，企业号无畏式侦察轰炸机率先炸毁瑞凤号飞行甲板，瑞凤号被迫退出战斗。随后发生日军两波106架飞机与美军三波73架战机的正式交战，此时角田觉治第2航空战队也奉命赶到战场。
日军第一波攻击以3枚炸弹、2枚鱼雷重创大黄蜂号。美军的三波攻击命中了旗舰翔鹤号与重巡洋舰筑摩号。翔鹤号飞行甲板被炸开4个口子，南云忠一令其退出战斗，将瑞鹤号配属第2航空战队由角田觉治指挥。角田再次发动攻击，瑞鹤号的攻击致伤企业号与一艘驱逐舰，隼鹰号三波飞机击伤南达科他号战列舰与圣胡安号巡洋舰。激战进行到午后双方退出战场，重伤的美军大黄蜂号航母与1艘驱逐舰沉没。日军战绩总体上优于美军，航母瑞鹤号和翔鹤号经受住了美机猛烈的攻击，但飞机、飞行员损失较多。
南云忠一令翔鹤号退出战斗并将空战指挥权交角田觉治，曾引起争论。实际上海军中央曾发话一定要保全重型航母翔鹤、瑞鹤，而南云本人改乘岚号驱逐舰也不便指挥空战。
7.1944年中太平洋方面防御及塞班岛作战
1944年3月4日编成中太平洋方面舰队与第14航空舰队驻塞班岛，南云忠一兼两个司令，特鲁克第4舰队与陆军第31军纳入其指挥之下，作战部队有帕劳群岛第30根据地队、塞班岛第5根据地队，但舰艇编队只有第3水雷战队两艘轻巡洋舰。各岛屿由驻地先任职的指挥官统一指挥所在地区的地面部队。
因中太平洋特殊的陆海军协同关系，特派大本营陆军参谋田村义富少将、岛村矩康大佐分别兼中太平洋方面舰队参谋副长、参谋（岛村矩康，陆士36期、陆大43期，与辻政信两度同学，又同是有强烈参政倾向的陆军参谋。参加诺门坎作战、第2次长沙作战。但不知为何离开了死亡之地塞班岛，于1945年1月25日死于汕头。塞班岛作战期间田村义富正在关岛，后接任第31军参谋长，战死）。
南云忠一在历任第1航空舰队、第3舰队、佐世保镇守府、吴镇守府、第1舰队司令后终于升任方面舰队司令，而且拥有对陆军的指挥权。3月31日联合舰队司令古贺峰一失踪（海军乙事件），4月2日西南方面舰队高须四郎受权临时指挥联合舰队，同一天联合舰队下令（实际上应是大本营令）除主队、东南方面舰队、西南方面舰队外各部队由中太平洋方面舰队指挥，直到5月3日丰田副武上任止。大本营为何不直接授权中太平洋方面舰队司令指挥联合舰队呢？绕了这么大一个弯皆因日本制度的死板——南云忠一比高须四郎晚一期。
这个中太平洋却是一个绝对无解的危局，中太平洋方面舰队注定是短命的。
6月11日美军两栖部队司令特纳指挥的攻略部队在米切尔第58特混舰队护支援下发起塞班岛作战，南云忠一从此就仅仅是塞班岛守备队长了。守岛部队以陆军为主，第43师团、独立混成第47旅团、独立山炮兵第3联队、高射炮第25联队、战车第9联队约2.85万人，海军部队主要是第5根据地队（第55警备队、横须贺一特）、第261、265航空队以及中太平洋方面舰队、第6舰队、第3水雷战队的司令部人员共1.52万人。
15日美国海军第2、4陆战师与陆军第27步兵师开始登陆塞班岛，19-20日小泽治三郎第1机动舰队（包括9艘航母）企图袭击美军登陆场以解塞班岛之围，爆发马里亚纳大海战，日军损失3艘航母、400架飞机。塞班岛经历20天地面激战日军被全歼，仅2000人被俘。
7月6日夜，塞班岛最高长官南云忠一率第6舰队司令高木武雄中将、第31军参谋长井桁敬治少将、第43师团长斋藤义次中将、南洋厅北部支厅长辻正保海军大佐同时自杀。7日凌晨第43师团参谋长铃木卓尔率领残余官兵、准军事人员、平民及伤病员共3000余人发起著名的自杀冲锋，9日美军宣布占领塞班岛。中太平洋方面舰队、第14航空舰队、第3水雷战队、第5根据地队、第2海上护卫队、第43师团、独立混成第47旅团等部队都撤销。
7月17日，美国海军作战部长金（当时在珍珠港主持作战会议）、太平洋舰队司令尼米兹飞抵塞班岛，与现地第5舰队司令斯普鲁恩斯、太平洋两栖部队司令特纳、第5两栖军长霍兰·史密斯视察战场，专门察看了死对头南云忠一遗体。
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