伊势级战列舰的参战太平洋
太平洋战争于昭和十六年（1941）十二月八日爆发，此时的伊势级战舰隶属于第一舰队第二战队，第一舰队包括了当时日本海军内除了两艘长门级以外的所有战舰，而第二战队的成员则包括了两艘扶桑级以及两艘伊势级战舰。开战时，除了四艘金刚级战列舰以外，剩下的六艘战舰都停留在日本本土，没有出战的机会，这些战舰既无法伴随机动部队奇袭珍珠港，拿去充当南遣舰队支持队又似乎太过委屈，就以日本中枢战舰部队的名份堂堂坐镇在濑户内海，实际上则是没有他们活跃的舞台，即使是日本海军排定已久的九段作战，这些战舰都是排在最后一段大决战时上场。
曾经于大正八年发生膛炸事件的日向号，在昭和十七年（1942）五月五日又发生了意外惨剧，正在伊予滩进行主炮射击练习中的日向号，第五炮塔的弹药在装弹时于炮膛中引爆，炮塔被完全炸毁，造成多名舰员死亡。由于战争的节奏不容许他留下修复更新炮塔，只好把第五炮塔的残骸清理干净，在炮塔环上覆盖上钢板，并在其上装设了四座的25mm三连装防空机枪座。
昭和十七年（1942）五月下旬，日本海军试验性的在两艘伊势级战舰上装设了日本海军最早的电波探信仪（电探）设施，其中伊势号装上的是网状外架的二号电波探信仪一型（二一号电探），其作用为防空兼水上警戒，能在五百五十公里处探得高度三千米的敌机，水上警戒力方面则能发现二十公里处的战舰。二一号电探架设在前桅楼顶端测距仪塔上，当时的测距仪以及测距仪塔都是涂成白色。 日向号则是在前桅楼顶两端装上了喇叭状的二二号电探，其作用为对海警戒用。
昭和十七年六月，两艘伊势级战舰参加了中途岛海战，他们的位置仍是在第一舰队第二战队，仍与两艘扶桑级战舰为伍，隶属于联合舰队长官山本五十六亲率的主力部队中，除了四艘金刚级战舰分别位于南云机动部队以及近藤攻略部队中以外，该部队汇集了日本海军大和号以下的所有战舰，一时之间日本海军中枢战舰部队威容在海上一字摆开，威风凛凛，不过，在这场决定太平洋战争命运的中途岛海战中，这支战舰部队却完全没有起作用，只是徒然耗费大量的燃油罢了。
在中途岛海战中，南云机动部队的四艘精锐航空母舰因为行踪早已为美军知晓，虽击退次次来袭的美机，最后仍遭受美军俯冲轰炸机的突击而全军覆灭。在这场战役中战术缺失方面，有一点就是南云舰队没有配备对空雷达，如果能够装备雷达设施，则能更早发现来袭的美机，在应对迎击方面有更大的裕度，或许南云舰队能逃过一劫并发动反攻击溃美国舰队反转整个战局也说不定。或许读史者会在此感叹日军装备雷达之晚，使得中途岛一役溃败，但是事实上，位于山本主力部队中的伊势号就装备了试验性的二一号电探，作为日本第一艘装上雷达设备的战舰，伊势号留给历史的却是不甚名誉的印象。
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