大津島回天基地での訓練開始2日目に殉職します。それは、昭和19年(1944)9月6日でした。その日は午後に入ると風がたいへん強くなり、ふだんは穏やかな瀬戸内の海に白波が立つばかりでなくうねりさえ大きくなったと記録されています。海の状態を危険と判断した指揮官によって訓練中止が決められたものの、黒木大尉は再考を強く求めたようです。盟友とも言える仁科中尉から「今日はやめた方がいいでしょう」という進言があったそうですが「天候が悪いからといって敵は待ってくれない」と訓練続行を黒木大尉は望み、ついには17時40分に樋口大尉が操縦する回天に同乗し訓練に出ました。訓練時には見張りをする船が付きましたが、この時の訓練に付いた2隻は遭難した回天を発見することが出来なかったそうです。乗った回天が発見されたのは翌朝9時のことだったと伝えられます。前日の様子が嘘のような、いつもの穏やかな海に戻っていたそうです。訓練コースをやや北に外れた水深約15メートルの海底で、先端から約3分の1ほど泥をかぶり海底に突き刺さった状態で回天は発見されました。引き上げられハッチが開かれたとき、取り乱した様子もなく2人は息を引き取っていたということです。両大尉は、酸素が尽き絶命する間際まで手帳に事故原因などを書き記していました。(中略)海底に突入せり。・調深五メートルに対して実深二メートル、前後傾斜は二~三度、時には四~五度となりしことあり。→実深2メートルの位置にいたとき深度計を5メートルに設定したため回天が急に先頭を下に向ける形で海底に突っ込んでしまったということ。・五分間隔に主空気一分間放気(中略)気泡を大ならしむ。→事故等があったとき回天から空気を放出して泡を出し、位置を知らせること。スクリュー」音二を聞く。前者は直上にて停止せるものの如し。爾後遂に何等の影響なし。・(中略)最初の実験者として多少の成果を得つつも、充分に後継者に伝ふることを得ずして殉職するは、不忠申訳なく、慚愧に耐へざる次第に候。万事小官の後事に関し、武人として恥なき様頼み候。・呼吸苦しく思考やや不明瞭、手足ややしびれたり。〇四(時)〇〇(分)死を決す。