Самолеты Aichi D3A и Nakajima B5N свою боевую карьеру начали почти одновременно. В 1939 году первые серийные машины обоих типов проходили боевые испытания в боях с войсками Гоминьдана в Китае, а с декабря 1941 года они принимали участие почти во всех значимых сражениях с армиями Соединенных Штатов, Великобритании, Голландии, Филиппин и Австралии.
Первой частью, получившей новые самолеты, стала 12-я воздушная группа. Дислоцировавшаяся в Ичане, в середине 1940 года группа получила девять B5N1 и девять D3A1. После того, как экипажи прошли переподготовку, 13 сентября группа совершила налет на китайские войска в Чункине. Через два дня налет повторили. Бомбометание оказалось очень точным, особенно метко клали бомбы пикировщики Aichi D3A «Val». В ходе обоих налетов японцы потерь не понесли: китайская зенитная артиллерия не успела среагировать, а истребителей в воздухе не встретили. Тем временем поступали все новые и новые самолеты, хотя их число продолжало оставаться сравнительно небольшим. Несколько D3A1 участвовала в боевых действиях в составе 14-го воздушного корпуса, дислоцированного во Французском Индокитае, и атаковавшего Куньмин и Сяньгун. До конца 1940 года почти всегда самолеты действовали без истребительного прикрытия, поскольку они могли на равных бороться с китайскими истребителями, а в крайнем случае оторваться от преследования. В марте 1941 года объединенная воздушная флотилия начала бомбардировки района Ченту. В налетах участвовали самолеты B5N1 и небольшое число D3A1. На этот раз бомбардировщиков прикрывали новейшие японские истребители А6М «Zeke», которые для китайцев представляли необоримого соперника. Участие самолетов B5N1 и D3A1 в боях с Гоминьданом закончилось в сентябре 1941 года, когда началась подготовка нападения на Перл-Харбор и вся морская авиация была сконцентрирована в метрополии.
По состоянию на 7 декабря 1941 года в боевых частях морской авиации находился 141 самолет D3A1 и 202 самолета B5N, из которых большинство составляли машины B5N2. Большинство машин действовало в составе 1-го воздушного флота, сформированного в апреле 1941 года. Столь крупное ударное соединение было создано специально для войны с Соединенными Штатами. В состав флота входили три дивизиона авианосцев. Первоначально это были: 1-й дивизион («Акаги», «Kara» — 45 D3A и 54 B5N) и 2-й дивизион («Сорю» и «Хирю» — 36 D3A и 36 B5N), к которым за два месяца до нападения на Перл-Харбор присоединился 5-й дивизион («Сёкаку» и «Дзуйкаку» — 54 D3A и 54 B5N). Сопровождение авианосцев состояло из двух линкоров, двух линейных крейсеров, одного крейсера и девяти эсминцев.
7 декабря 1941 года в 6:00 утра с палуб авианосцев, находившихся в 230–240 милях от Оаху, начали взлетать самолеты первого эшелона. Кроме истребителей А6М2, имевших целью нейтрализовать возможное присутствие в воздухе американских истребителей, основную ударную силу составили B5N2 и D3A1. С «Акаги» стартовало 27 B5N2, с «Каги» — на один меньше (один «Kate» получил повреждения и был сброшен за борт). Еще по 18 B5N2 поднялось с «Хирю» и «Сорю». С авианосцев «Сёкаку» и «Дзуйкаку» вылетело 26 и 25, соответственно, пикировщиков D3A1 «Val». Три самолета остались на борту из-за отказа двигателей.
Всего первый эшелон состоял из 183 самолетов. Группу из 49 бомбардировщиков B5N2 вел Мицуо Фукуда. Остальные 40 «Kate» несли по одной торпеде с усиленным стабилизатором, способных держать курс даже в волнистой акватории Перл-Харбора. Торпедоносцами командовал Сигехару Мурата. Какуичи Такачаси вел в бой группу из 51 пикировщика D3A1 «Val». Остальные 43 самолета были истребителями прикрытия.