1942年4月18日，為了報複日本偷襲珍珠港，美軍16架b25米切爾型轟炸機從大黃蜂號航空母艦起飛，低空掠海，飛向東京。中午12:20，一派祥和氣氛的東京上空出現了數架龐大的飛機。因為日本當天正好舉行航空演習，所以看到美軍轟炸機後，地麵上的人們還以為是自家的飛機。但就在眾人興奮地向空中揮手歡唿時，數十枚重磅炸彈從天而降，東京市區頓時陷入一片恐慌。美軍的這次空襲雖然隻持續了30秒，但卻把日本天皇嚇得不輕。同樣嚇得不輕的還有山本五十六。作為聯合艦隊最高負責人，山本竟然讓美軍在自己眼皮子底下偷襲東京，無論怎麽說，這都是他的失職，他都要承擔相應責任，為了保住天皇的性命，也為了保住自己的狗頭，空襲事件後山本五十六再次向海軍軍令部提交了自己的中途島作戰方案。
中途島位於珍珠港西北1200海裏處，陸地麵積約5.2平方公裏。別看它不大，戰略地位卻很重要。如果日軍占領中途島，就可以威脅珍珠港。
1941年12月7日，南雲忠一偷襲珍珠港，令美軍損失慘重。但山本五十六對戰果並不滿意，他一直希望徹底殲滅美國太平洋艦隊。由此，早在1942年初，山本就有一個構想，即佯攻中途島，迫使珍珠港內的美軍傾巢而出，前來救援。這樣，他就可以利用聯合艦隊在兵力上的優勢，將太平洋艦隊聚殲於海上。如此一來，日本就有希望迫使美國坐到談判桌前，提前結束戰爭。
山本五十六的計劃過於冒險，也太過一廂情願，這倒是很符合他賭徒的行事風格。但是也容易遭致同僚的反對。當時別說陸軍要唱反調，海軍內部也有很多人持質疑態度。反對者認為，大老遠跑去打一仗，就算能打下來，能守得住嗎？最關鍵的是，美國人會乖乖的把太平洋艦隊全開出來，任憑你山本宰割。
由於反對的人太多，所以中途島作戰方案一直都未能在軍令部通過。相比之下，日本大本營對保守的“mo作戰”計劃更感興趣，也就是拿下新幾內亞島，繼而攻下澳大利亞，坐擁西太平洋，與老美二分天下。不過，就在山本與軍令部為下一步戰略爭執不休時，美軍把東京給炸了。這還不算完，羅斯福總統在事後的新聞發布會上還開玩笑說，美軍以後會經常光臨日本，下次說不定就會炸皇宮。麵對美國的威脅，軍令部的態度瞬間來了個180度大轉彎。
5月5日，海軍軍令部長永野修身奉天皇敕令，正式批準中途島作戰計劃，決定動用8艘重型航母、400多架艦載機、11艘戰列艦、23艘巡洋艦、56艘驅逐艦、24艘潛艇以及70多艘運輸艦、輔助艦攻擊中途島。在此之前，軍令部還批準了“mo作戰”計劃。這導致中途島戰役前，美日海軍先在珊瑚海爆發了一場遭遇戰。此役日軍損失了一艘輕型航母祥鳳號，重型航母翔鶴號受重傷，瑞鶴號上的艦載機也折損嚴重，美軍則損失了一艘列克星頓號航母，約克城號受重創。
珊瑚海戰役後，山本五十六判斷美軍在珍珠港最多還有兩艘航母，便命令受傷的翔鶴號返迴橫須賀修理，又令瑞鶴號留在後方休整，補充一批新的艦載機。如此一來，原本聯合艦隊可以投入中途島作戰的8艘重型航母就隻剩下了6艘。
5月24日，遵照軍令部方案，聯合艦隊兵分多路，殺向中途島和阿留申群島。中途島方向有四路，第一為先遣潛艇支隊，有16艘潛艇，負責在夏威夷至中途島之間設伏攻擊前來增援之敵，二是中途島占領部隊，有包括一艘輕型航母在內的50多艘戰艦和5000名登陸部隊，負責占領中途島，三是南雲指揮的航母編隊，有4艘重型航母、2艘戰列艦、2艘巡洋艦、12艘驅逐艦，負責空中打擊中途島的同時，尋機殲滅珍珠港方向的美軍艦隊。四是由山本五十六親自率領的機動部隊，有1艘輕型航母，包括大和號在內的3艘戰列艦、2艘水上機母艦、13艘驅逐艦，負責隨時策應。
阿留申群島方向有兩路，分別由細萱戊子郎中將和高須四郎中將指揮，總計有包括2艘重型航母在內的30餘艘戰艦和2000登陸部隊，負責攻克阿留申群島西部地區。
不是打中途島嗎？怎麽又分兵打阿留申群島呢？這是因為阿留申群島的最西端距離日本千島群島最北部不到1600公裏。東京吃了炸彈後，日本大本營對美軍的空襲已是驚弓之鳥，誰都不敢再掉以輕心。即便美軍從阿留申群島起飛，轟炸日本的可能性微乎其微，大本營也希望防範於未然。
而山本五十六也認為同時攻擊中途島和阿留申群島可以起到迷惑、牽製美軍的作用，所以就同意了大本營的附加指示。不過，日軍分兵，這對接下來的中途島戰役並非幸事。一方麵，阿留申群島距離中途島約3000公裏，兩個戰場相隔太遠，一旦有什麽意外，兩支艦隊很難相互支援。再者，為了拿下阿留申群島，山本在戰前不得不調走一部分兵力。如此一來，日軍能投入到中途島作戰的就隻剩下赤城、加賀、蒼龍、飛龍四艘航母。當然，按照山本的設想，四打二自己仍然穩操勝券。但問題是，美軍真的隻有兩艘航母嗎？並且，美國人會這麽聽話，先等日軍拿下中途島，然後再慢悠悠的從珍珠港出發，掉進日軍的陷阱嗎？顯然，事實不是這樣的。托大的山本並不知道，在中途島這場即將展開的較量中，美軍已經悄悄的占得了先機。
1942年1月，美軍在一艘沉沒的日本潛艇上找到了日軍密碼本。有了這個密碼本，美國情報部門成功的破解了日軍大部分的通信秘密。
1942年四五月間，日本聯合艦隊各部之間的來往電報異常頻繁，一個代號為af的地點反複出現，這立即引起了夏威夷情報站站長羅徹福特的警覺。羅徹福特判斷af就是日軍接下來要攻擊的地點，很可能就是中途島。為了證實自己的推斷，羅徹福特找到尼米茲，經尼米茲批準後，讓中途島的美軍向珍珠港明碼發報，說島上的海水淡化設備出現了問題，請求基地盡快派人前來修理。電報發出後，美軍截獲了一封日軍密碼電報，聲稱af缺乏淡水，真相大白af是中途島無疑，這樣一來，美軍就可以提前部署，山本56想奇襲中途島引誘美軍出動繼而殲滅的計劃也徹底泡湯。
美國掌握了日軍動向的同時，在珊瑚海戰中受重創，原本需要三個月才能修複的約克城號隻用72小時就奇跡般的恢複了戰鬥力。隨著約克城號歸隊，再加上中途島上的170多架飛機，美日雙方在一線的飛機數量基本持平。
6月4日淩晨，南雲忠一指揮的第一航空艦隊抵達中途島西北200海裏的位置。
04:30，日軍第一攻擊波的108架飛機起飛，對中途島發動空襲。在南雲忠一看來，拿下中途島根本沒有難度，對他最大的威脅是珍珠港方向的美國艦隊。所以，在發動第一波攻擊之後，南雲就派出了七架偵察機對周邊海麵進行搜索。與此同時，第二波攻擊的飛機也全部停在了甲板上，並換上了威力巨大的魚雷。隻待珍珠港的美軍一出動，就立即衝過去哢嚓一通，轟炸全部解決掉。但不料南雲左等右等並沒有等來他想看到的，而是一係列的意外。先是早上七時整，第一攻擊波傳迴消息，表示攻擊效果不佳，希望後方支援。
07:05，正當南雲還在猶豫要不要讓第二攻擊波更換裝備時，美軍六架複仇者式魚雷機和四架b26中程轟炸機向南雲的艦隊發動攻擊。
由於b26隻可能是從中途島起飛，南雲判斷附近沒有美國海軍，於是他便決定賭一把先消滅中途島上的美軍再說。可是就在日機卸下魚雷更換高爆炸彈時，南雲突然接到一架偵察機發迴的情報，稱距離中途島約240海裏的海麵發現了10艘美國軍艦。聽到情報，南雲驚呆了，美國艦隊是從哪兒冒出來的？200海裏的距離對於飛機來說根本不是事兒，如果美艦中有航母，那可就不妙了。
情況不明，南員無法做出判斷，便隻好命令戰鬥機暫停換裝，待偵察機傳迴詳細情報再說。
08:15，前方傳來報告，美軍艦隊裏至少有一艘航母存在。毫無疑問，南雲艦隊正處於危險境地，隨時都可能遭到美機攻擊。恰在這時，一艘美國潛艇又在附近海域突然冒了出來，向日軍航母發射魚雷。不過美軍的魚雷並沒有命中，日軍出動驅逐艦趕走了潛艇。時間緊迫，南雲卻猶猶豫豫，這讓急性子的第二航母戰隊司令山口多聞非常生氣，他給南雲發電，立刻起飛攻擊部隊。由於山口與南雲有仇。大致就是山口曾經多喝了幾杯貓尿醉醺醺的揍了南雲一頓，南雲覺得這家夥精神不正常，一直懶得搭理他，這次也不例外。
而就在山口發電催促的時候，第一攻擊波的幾十架飛機也已返航，要求航母立即騰出飛行甲板，否則他們燃油耗盡，就隻能掉下海裏喂魚了。南雲無奈，隻好下令騰空飛行甲板，迴收第一攻擊波，第二攻擊波卸下炸彈，再次送迴機庫重新改裝魚雷，等所有飛機換裝完畢後，再與美軍決一死戰。南雲把攻擊時間推遲的決定並沒有錯，但是上級一句話，下級跑斷腿。南雲的這道命令一下日軍四艘航母全部亂了套。為了爭取時間，也為了省事，疲憊的機庫人員把卸下的炸彈胡亂的堆放在機庫裏，甲板上更是一片混亂，日軍機庫人員不按規章操作，很快就品嚐了惡果。
美軍那頭由於提前掌握了日軍情報所以早有準備，尼米茲決定對阿留申群島不采取任何救援行動，而是將三艘航母和八艘巡洋艦派往中途島。值得一提的是，開戰之前，山本曾主持了一場沙盤推演，當時就有人指出，美軍在中途島作戰時，可能會提前進入作戰位置，在中途島東北方向發起攻擊，擊沉南雲艦隊三艘航母。事實證明，這已經非常接近美軍後來的實戰戰術了。但是聯合艦隊參謀長宇垣纏卻出麵幹預，打斷了推演。宇垣纏蠻狠的表示：“我再念一遍劇本，美軍艦隊必須從珍珠港出發，姍姍來遲，然後被我們一頓猛擊。各位能明白嗎”？在場人員不知道宇垣纏哪來的信心，又不敢質問，現場頓時鴉雀無聲。
山本五十六對突發情況倒是很感興趣，便反問南雲忠一，如果你攻擊中途島時，美軍突然冒出來你將如何應付？南雲忠一還沒有說話，他的航空參謀原田時就囂張的說道，來就來唄，我們一下子就能消滅他們。山本對源田實的迴複很滿意，加之他也篤定美軍艦隊必然從珍珠港出發，於是一場原本應該嚴肅的戰前演練就變成了小孩過家家。
在說迴美軍，日軍對中途島發動第一波攻勢前，斯普魯恩斯少將指揮的第16特混編隊和弗萊徹少將指揮的第17特困編隊，就已經抵達中途島東北300英裏處。弗萊徹猜測日軍艦隊必從西北方向逼近中途島。為防止自己被日軍發現，他指揮兩隻特混編隊向南行駛，並派出偵察機搜索海麵。
6月4日早上六時，偵察機報告稱200海裏外發現兩艘日軍航母。弗萊徹非常果斷，給斯普魯恩斯發去電報，命令大黃蜂號和企業號上的117架艦載機起飛。八十四十分，弗萊徹坐鎮的約克城號也起飛了35架戰機直撲南雲艦隊。
你可能會很好奇，偵察機六點就發現了日軍，為什麽美軍八點才起飛？
這也是沒辦法，早期參加太平洋戰爭的美國飛行員技戰術能力不高。100多架飛機起飛日軍隻需要幾分鍾，而美軍就需要一個多小時。不過，雖然美軍飛行員的技戰術能力一般，但卻非常勇猛，個個視死如生。
09:25 15架由大黃蜂號起飛的魚雷轟炸機向南雲艦隊發起自殺式攻擊。不幸的是，由於沒有戰鬥機護航，15架魚雷機被日軍零式戰機和高射炮全部擊落，30名飛行員除1人外全部遇難。
09:30 14架由企業號起飛的魚雷轟炸機冒著日軍炮火向蒼龍號和飛龍號展開攻擊，但因為同樣的原因，美軍的這次攻擊未能奏效，14架魚雷機被擊落11架美機所投魚雷也無一命中。
10:10 12架由約克城號起飛的魚雷轟炸機和6架戰鬥機再次對飛龍號展開攻擊。一樣的狀況，一樣的結果，12架魚雷機全部被擊落。射向飛龍號的魚雷也無不一命中。
美軍前三波攻勢顯然是失敗的，但是美國魚雷機的犧牲並非毫無價值，因為正是這些勇士以視死如歸的氣勢纏住了日軍戰鬥機五分鍾，才得以讓俯衝轟炸機利用這寶貴的五分鍾時間趁虛而入。
10:20，正當日軍戰機還在低空飛行，忙著驅趕美軍魚雷機時，美軍33架無畏士俯衝轟炸機從天而降，分成兩個中隊，分別攻擊赤城號和加賀號。
10：24，赤城號拉響警報，發現敵情俯衝轟炸機。然而，一切都來不及了，首先被命中的是加賀號，美軍四顆炸彈引發加賀號上的汽油爆炸，艦體因爆炸被斷成兩截，第二個是赤城號，美軍一枚1000磅的炸彈擊穿了赤城的飛行甲板，並引爆了機庫中隨意堆放的航空炸彈。創造了一發炸彈擊沉一艘航母的戰績。
隨後，17架由約克城號起飛的俯衝轟炸機趕來參戰，攻擊蒼龍號。美軍投擲的炸彈引燃了堆放在蒼龍號飛行甲板上的飛機和彈藥，刹那間，蒼龍號變成了一團火球。短短五分鍾，日軍加賀、赤城、蒼龍三艘航母喪失戰鬥力，隻剩下山口多聞的飛龍號還是完整的。山口多聞是暴脾氣，當即命令艦載機起飛轟炸美艦。
中午時分，日軍兩支飛行中隊采取尾隨戰術，跟著美軍飛機找到了約克城號。
下午15時，在日軍魚雷機和轟炸機的反複轟炸下，約克城號艦長下令棄艦。然而，約克號並沒有沉沒，於是美軍又迴到艦上，並調來拖船，打算將約克城號拖迴珍珠港搶修。約克城號喪失戰力後，弗萊徹將戰場指揮權移交給斯普魯恩斯。弗萊徹的高風亮節成就了斯普魯恩斯。隨即斯普魯恩斯命令企業號上的所有艦載機起飛，直撲飛龍號。麵對美軍轟炸，飛龍號蛇形走位躲避轟炸，但還是被命中四彈。
晚上19:13，蒼龍號與加賀號先後沉沒。
6月5日05:10，無法挽救的飛龍號被日軍驅逐艦發射魚雷擊沉。
山本得知南雲報告我方航母全滅，心裏非常不服氣，賭徒心態令他又策劃了一場夜間艦炮對決，試圖集中戰艦與美軍決一死戰。當時山本手上還有十餘艘戰列艦和兩艘輕型航母，真要來一場決戰，勝負猶未可知。但斯普魯恩斯很謹慎，他克服了乘勝追擊的誘惑，指揮艦隊向東航行，與日軍始終保持一定的安全距離。見美軍不上鉤，山本氣不打一處來，他把自己關進會客室，一連三天拒絕會見部下。隨後，山本下令取消占領中途島行動，並表示所有責任由他一人承擔。
6月6日，美日艦隊各自撤出戰場。約克城號撤退時被日軍一艘潛艇盯上，潛艇發射四條魚雷，兩條命中約克城號，一條命中護航的驅逐艦哈曼號。約克城號和哈曼號隨即沉沒。至此，中途島戰役結束。
中途島戰役，美軍以一艘航母、一艘驅逐艦、147架飛機和307人陣亡的代價，擊沉日本4艘重型航母、1艘巡洋艦。日軍在空戰中損失52架飛機，另有280餘架艦載機隨航母沉入大海。
由於是完敗，日軍人員損失驚人，近三千餘人戰死，其中很多都是身經百戰的海航飛行員。如此巨大的損失，顯然是資源短缺，全方位都不如美國的日本無法承受的。中途島戰役後，美軍由守轉攻再也沒有遭受過沉重打擊，而日軍則是一蹶不振，再也未能獲得一次決定性的勝利。
中途島位於珍珠港西北1200海裏處，陸地麵積約5.2平方公裏。別看它不大，戰略地位卻很重要。如果日軍占領中途島，就可以威脅珍珠港。
1941年12月7日，南雲忠一偷襲珍珠港，令美軍損失慘重。但山本五十六對戰果並不滿意，他一直希望徹底殲滅美國太平洋艦隊。由此，早在1942年初，山本就有一個構想，即佯攻中途島，迫使珍珠港內的美軍傾巢而出，前來救援。這樣，他就可以利用聯合艦隊在兵力上的優勢，將太平洋艦隊聚殲於海上。如此一來，日本就有希望迫使美國坐到談判桌前，提前結束戰爭。
山本五十六的計劃過於冒險，也太過一廂情願，這倒是很符合他賭徒的行事風格。但是也容易遭致同僚的反對。當時別說陸軍要唱反調，海軍內部也有很多人持質疑態度。反對者認為，大老遠跑去打一仗，就算能打下來，能守得住嗎？最關鍵的是，美國人會乖乖的把太平洋艦隊全開出來，任憑你山本宰割。
由於反對的人太多，所以中途島作戰方案一直都未能在軍令部通過。相比之下，日本大本營對保守的“mo作戰”計劃更感興趣，也就是拿下新幾內亞島，繼而攻下澳大利亞，坐擁西太平洋，與老美二分天下。不過，就在山本與軍令部為下一步戰略爭執不休時，美軍把東京給炸了。這還不算完，羅斯福總統在事後的新聞發布會上還開玩笑說，美軍以後會經常光臨日本，下次說不定就會炸皇宮。麵對美國的威脅，軍令部的態度瞬間來了個180度大轉彎。
5月5日，海軍軍令部長永野修身奉天皇敕令，正式批準中途島作戰計劃，決定動用8艘重型航母、400多架艦載機、11艘戰列艦、23艘巡洋艦、56艘驅逐艦、24艘潛艇以及70多艘運輸艦、輔助艦攻擊中途島。在此之前，軍令部還批準了“mo作戰”計劃。這導致中途島戰役前，美日海軍先在珊瑚海爆發了一場遭遇戰。此役日軍損失了一艘輕型航母祥鳳號，重型航母翔鶴號受重傷，瑞鶴號上的艦載機也折損嚴重，美軍則損失了一艘列克星頓號航母，約克城號受重創。
珊瑚海戰役後，山本五十六判斷美軍在珍珠港最多還有兩艘航母，便命令受傷的翔鶴號返迴橫須賀修理，又令瑞鶴號留在後方休整，補充一批新的艦載機。如此一來，原本聯合艦隊可以投入中途島作戰的8艘重型航母就隻剩下了6艘。
5月24日，遵照軍令部方案，聯合艦隊兵分多路，殺向中途島和阿留申群島。中途島方向有四路，第一為先遣潛艇支隊，有16艘潛艇，負責在夏威夷至中途島之間設伏攻擊前來增援之敵，二是中途島占領部隊，有包括一艘輕型航母在內的50多艘戰艦和5000名登陸部隊，負責占領中途島，三是南雲指揮的航母編隊，有4艘重型航母、2艘戰列艦、2艘巡洋艦、12艘驅逐艦，負責空中打擊中途島的同時，尋機殲滅珍珠港方向的美軍艦隊。四是由山本五十六親自率領的機動部隊，有1艘輕型航母，包括大和號在內的3艘戰列艦、2艘水上機母艦、13艘驅逐艦，負責隨時策應。
阿留申群島方向有兩路，分別由細萱戊子郎中將和高須四郎中將指揮，總計有包括2艘重型航母在內的30餘艘戰艦和2000登陸部隊，負責攻克阿留申群島西部地區。
不是打中途島嗎？怎麽又分兵打阿留申群島呢？這是因為阿留申群島的最西端距離日本千島群島最北部不到1600公裏。東京吃了炸彈後，日本大本營對美軍的空襲已是驚弓之鳥，誰都不敢再掉以輕心。即便美軍從阿留申群島起飛，轟炸日本的可能性微乎其微，大本營也希望防範於未然。
而山本五十六也認為同時攻擊中途島和阿留申群島可以起到迷惑、牽製美軍的作用，所以就同意了大本營的附加指示。不過，日軍分兵，這對接下來的中途島戰役並非幸事。一方麵，阿留申群島距離中途島約3000公裏，兩個戰場相隔太遠，一旦有什麽意外，兩支艦隊很難相互支援。再者，為了拿下阿留申群島，山本在戰前不得不調走一部分兵力。如此一來，日軍能投入到中途島作戰的就隻剩下赤城、加賀、蒼龍、飛龍四艘航母。當然，按照山本的設想，四打二自己仍然穩操勝券。但問題是，美軍真的隻有兩艘航母嗎？並且，美國人會這麽聽話，先等日軍拿下中途島，然後再慢悠悠的從珍珠港出發，掉進日軍的陷阱嗎？顯然，事實不是這樣的。托大的山本並不知道，在中途島這場即將展開的較量中，美軍已經悄悄的占得了先機。
1942年1月，美軍在一艘沉沒的日本潛艇上找到了日軍密碼本。有了這個密碼本，美國情報部門成功的破解了日軍大部分的通信秘密。
1942年四五月間，日本聯合艦隊各部之間的來往電報異常頻繁，一個代號為af的地點反複出現，這立即引起了夏威夷情報站站長羅徹福特的警覺。羅徹福特判斷af就是日軍接下來要攻擊的地點，很可能就是中途島。為了證實自己的推斷，羅徹福特找到尼米茲，經尼米茲批準後，讓中途島的美軍向珍珠港明碼發報，說島上的海水淡化設備出現了問題，請求基地盡快派人前來修理。電報發出後，美軍截獲了一封日軍密碼電報，聲稱af缺乏淡水，真相大白af是中途島無疑，這樣一來，美軍就可以提前部署，山本56想奇襲中途島引誘美軍出動繼而殲滅的計劃也徹底泡湯。
美國掌握了日軍動向的同時，在珊瑚海戰中受重創，原本需要三個月才能修複的約克城號隻用72小時就奇跡般的恢複了戰鬥力。隨著約克城號歸隊，再加上中途島上的170多架飛機，美日雙方在一線的飛機數量基本持平。
6月4日淩晨，南雲忠一指揮的第一航空艦隊抵達中途島西北200海裏的位置。
04:30，日軍第一攻擊波的108架飛機起飛，對中途島發動空襲。在南雲忠一看來，拿下中途島根本沒有難度，對他最大的威脅是珍珠港方向的美國艦隊。所以，在發動第一波攻擊之後，南雲就派出了七架偵察機對周邊海麵進行搜索。與此同時，第二波攻擊的飛機也全部停在了甲板上，並換上了威力巨大的魚雷。隻待珍珠港的美軍一出動，就立即衝過去哢嚓一通，轟炸全部解決掉。但不料南雲左等右等並沒有等來他想看到的，而是一係列的意外。先是早上七時整，第一攻擊波傳迴消息，表示攻擊效果不佳，希望後方支援。
07:05，正當南雲還在猶豫要不要讓第二攻擊波更換裝備時，美軍六架複仇者式魚雷機和四架b26中程轟炸機向南雲的艦隊發動攻擊。
由於b26隻可能是從中途島起飛，南雲判斷附近沒有美國海軍，於是他便決定賭一把先消滅中途島上的美軍再說。可是就在日機卸下魚雷更換高爆炸彈時，南雲突然接到一架偵察機發迴的情報，稱距離中途島約240海裏的海麵發現了10艘美國軍艦。聽到情報，南雲驚呆了，美國艦隊是從哪兒冒出來的？200海裏的距離對於飛機來說根本不是事兒，如果美艦中有航母，那可就不妙了。
情況不明，南員無法做出判斷，便隻好命令戰鬥機暫停換裝，待偵察機傳迴詳細情報再說。
08:15，前方傳來報告，美軍艦隊裏至少有一艘航母存在。毫無疑問，南雲艦隊正處於危險境地，隨時都可能遭到美機攻擊。恰在這時，一艘美國潛艇又在附近海域突然冒了出來，向日軍航母發射魚雷。不過美軍的魚雷並沒有命中，日軍出動驅逐艦趕走了潛艇。時間緊迫，南雲卻猶猶豫豫，這讓急性子的第二航母戰隊司令山口多聞非常生氣，他給南雲發電，立刻起飛攻擊部隊。由於山口與南雲有仇。大致就是山口曾經多喝了幾杯貓尿醉醺醺的揍了南雲一頓，南雲覺得這家夥精神不正常，一直懶得搭理他，這次也不例外。
而就在山口發電催促的時候，第一攻擊波的幾十架飛機也已返航，要求航母立即騰出飛行甲板，否則他們燃油耗盡，就隻能掉下海裏喂魚了。南雲無奈，隻好下令騰空飛行甲板，迴收第一攻擊波，第二攻擊波卸下炸彈，再次送迴機庫重新改裝魚雷，等所有飛機換裝完畢後，再與美軍決一死戰。南雲把攻擊時間推遲的決定並沒有錯，但是上級一句話，下級跑斷腿。南雲的這道命令一下日軍四艘航母全部亂了套。為了爭取時間，也為了省事，疲憊的機庫人員把卸下的炸彈胡亂的堆放在機庫裏，甲板上更是一片混亂，日軍機庫人員不按規章操作，很快就品嚐了惡果。
美軍那頭由於提前掌握了日軍情報所以早有準備，尼米茲決定對阿留申群島不采取任何救援行動，而是將三艘航母和八艘巡洋艦派往中途島。值得一提的是，開戰之前，山本曾主持了一場沙盤推演，當時就有人指出，美軍在中途島作戰時，可能會提前進入作戰位置，在中途島東北方向發起攻擊，擊沉南雲艦隊三艘航母。事實證明，這已經非常接近美軍後來的實戰戰術了。但是聯合艦隊參謀長宇垣纏卻出麵幹預，打斷了推演。宇垣纏蠻狠的表示：“我再念一遍劇本，美軍艦隊必須從珍珠港出發，姍姍來遲，然後被我們一頓猛擊。各位能明白嗎”？在場人員不知道宇垣纏哪來的信心，又不敢質問，現場頓時鴉雀無聲。
山本五十六對突發情況倒是很感興趣，便反問南雲忠一，如果你攻擊中途島時，美軍突然冒出來你將如何應付？南雲忠一還沒有說話，他的航空參謀原田時就囂張的說道，來就來唄，我們一下子就能消滅他們。山本對源田實的迴複很滿意，加之他也篤定美軍艦隊必然從珍珠港出發，於是一場原本應該嚴肅的戰前演練就變成了小孩過家家。
在說迴美軍，日軍對中途島發動第一波攻勢前，斯普魯恩斯少將指揮的第16特混編隊和弗萊徹少將指揮的第17特困編隊，就已經抵達中途島東北300英裏處。弗萊徹猜測日軍艦隊必從西北方向逼近中途島。為防止自己被日軍發現，他指揮兩隻特混編隊向南行駛，並派出偵察機搜索海麵。
6月4日早上六時，偵察機報告稱200海裏外發現兩艘日軍航母。弗萊徹非常果斷，給斯普魯恩斯發去電報，命令大黃蜂號和企業號上的117架艦載機起飛。八十四十分，弗萊徹坐鎮的約克城號也起飛了35架戰機直撲南雲艦隊。
你可能會很好奇，偵察機六點就發現了日軍，為什麽美軍八點才起飛？
這也是沒辦法，早期參加太平洋戰爭的美國飛行員技戰術能力不高。100多架飛機起飛日軍隻需要幾分鍾，而美軍就需要一個多小時。不過，雖然美軍飛行員的技戰術能力一般，但卻非常勇猛，個個視死如生。
09:25 15架由大黃蜂號起飛的魚雷轟炸機向南雲艦隊發起自殺式攻擊。不幸的是，由於沒有戰鬥機護航，15架魚雷機被日軍零式戰機和高射炮全部擊落，30名飛行員除1人外全部遇難。
09:30 14架由企業號起飛的魚雷轟炸機冒著日軍炮火向蒼龍號和飛龍號展開攻擊，但因為同樣的原因，美軍的這次攻擊未能奏效，14架魚雷機被擊落11架美機所投魚雷也無一命中。
10:10 12架由約克城號起飛的魚雷轟炸機和6架戰鬥機再次對飛龍號展開攻擊。一樣的狀況，一樣的結果，12架魚雷機全部被擊落。射向飛龍號的魚雷也無不一命中。
美軍前三波攻勢顯然是失敗的，但是美國魚雷機的犧牲並非毫無價值，因為正是這些勇士以視死如歸的氣勢纏住了日軍戰鬥機五分鍾，才得以讓俯衝轟炸機利用這寶貴的五分鍾時間趁虛而入。
10:20，正當日軍戰機還在低空飛行，忙著驅趕美軍魚雷機時，美軍33架無畏士俯衝轟炸機從天而降，分成兩個中隊，分別攻擊赤城號和加賀號。
10：24，赤城號拉響警報，發現敵情俯衝轟炸機。然而，一切都來不及了，首先被命中的是加賀號，美軍四顆炸彈引發加賀號上的汽油爆炸，艦體因爆炸被斷成兩截，第二個是赤城號，美軍一枚1000磅的炸彈擊穿了赤城的飛行甲板，並引爆了機庫中隨意堆放的航空炸彈。創造了一發炸彈擊沉一艘航母的戰績。
隨後，17架由約克城號起飛的俯衝轟炸機趕來參戰，攻擊蒼龍號。美軍投擲的炸彈引燃了堆放在蒼龍號飛行甲板上的飛機和彈藥，刹那間，蒼龍號變成了一團火球。短短五分鍾，日軍加賀、赤城、蒼龍三艘航母喪失戰鬥力，隻剩下山口多聞的飛龍號還是完整的。山口多聞是暴脾氣，當即命令艦載機起飛轟炸美艦。
中午時分，日軍兩支飛行中隊采取尾隨戰術，跟著美軍飛機找到了約克城號。
下午15時，在日軍魚雷機和轟炸機的反複轟炸下，約克城號艦長下令棄艦。然而，約克號並沒有沉沒，於是美軍又迴到艦上，並調來拖船，打算將約克城號拖迴珍珠港搶修。約克城號喪失戰力後，弗萊徹將戰場指揮權移交給斯普魯恩斯。弗萊徹的高風亮節成就了斯普魯恩斯。隨即斯普魯恩斯命令企業號上的所有艦載機起飛，直撲飛龍號。麵對美軍轟炸，飛龍號蛇形走位躲避轟炸，但還是被命中四彈。
晚上19:13，蒼龍號與加賀號先後沉沒。
6月5日05:10，無法挽救的飛龍號被日軍驅逐艦發射魚雷擊沉。
山本得知南雲報告我方航母全滅，心裏非常不服氣，賭徒心態令他又策劃了一場夜間艦炮對決，試圖集中戰艦與美軍決一死戰。當時山本手上還有十餘艘戰列艦和兩艘輕型航母，真要來一場決戰，勝負猶未可知。但斯普魯恩斯很謹慎，他克服了乘勝追擊的誘惑，指揮艦隊向東航行，與日軍始終保持一定的安全距離。見美軍不上鉤，山本氣不打一處來，他把自己關進會客室，一連三天拒絕會見部下。隨後，山本下令取消占領中途島行動，並表示所有責任由他一人承擔。
6月6日，美日艦隊各自撤出戰場。約克城號撤退時被日軍一艘潛艇盯上，潛艇發射四條魚雷，兩條命中約克城號，一條命中護航的驅逐艦哈曼號。約克城號和哈曼號隨即沉沒。至此，中途島戰役結束。
中途島戰役，美軍以一艘航母、一艘驅逐艦、147架飛機和307人陣亡的代價，擊沉日本4艘重型航母、1艘巡洋艦。日軍在空戰中損失52架飛機，另有280餘架艦載機隨航母沉入大海。
由於是完敗，日軍人員損失驚人，近三千餘人戰死，其中很多都是身經百戰的海航飛行員。如此巨大的損失，顯然是資源短缺，全方位都不如美國的日本無法承受的。中途島戰役後，美軍由守轉攻再也沒有遭受過沉重打擊，而日軍則是一蹶不振，再也未能獲得一次決定性的勝利。