6月2日，山本五十六的战列舰守候在中途岛西北1000公里的海面上，南云率领的突击舰队则在没有雷达的情况下，于浓雾中向中途岛驶去。由于能见度太差，无法派出观测机，整个舰队就是个睁眼瞎。到6月3日黎明，浓雾更浓，有发生碰撞的危险，南云不得已开启无线电，向各舰发布指令。不久，无线电就引来了9架美军“空中堡垒”轰炸机，但这些轰炸机轰炸准确性太差，炸弹白白丢在海里，日军舰队继续前进。尽管运气好，但这还是引起了山本的忧虑，他原本希望舰队在轰炸中途岛之前不被发现，但显然行迹已经败露。

    6月3日傍晚，南云的舰队已迅速朝中途岛聚拢，次日拂晓就能抵达距中途岛320公里的攻击地点了。此时，美军两支特混编队，由弗莱彻少将和斯普鲁恩斯少将率领（前者担任指挥），正按计划在中途岛东北方向待命。当晚，弗莱彻率舰队向西南方向驶去，他深信，明天将是“美国海军史上最重要的日子”。

    1942年6月4日凌晨，南云舰队第一攻击波机群36架俯冲轰炸机、36架水平轰炸机和36架零式战斗机，共108架飞机从4艘航空母舰上同时起飞，在永友丈市海军大尉的率领下，出发去攻击中途岛。南云命令第二攻击波飞机准备迎击美国舰队。同时，7架水上侦察机起飞搜索东、南两个方向的美军航母。但是重巡洋舰“利根”号的一架侦察机因为弹射器故障，起飞时间耽误了半个小时，本来这架飞机应该正好搜索到美军特混舰队上空，这一耽误，就没有发现美军舰队，给日本舰队带来了意想不到的厄运。

    6月4日拂晓，中途岛派出的侦察机发回发现日军航母的报告，斯普鲁恩斯少将立即做出反应，准备攻击日军航母。美国舰队因为破译了日本海军的通讯密码，对敌人计划了如指掌。

    当天清晨，日本舰载机向中途岛逼近。岛上美军早有准备，尼米兹已经往岛上调集了大批飞机。当日军108架攻击机群离中途岛还有150公里时，岛上飞机便起飞迎战。空战的结果，美军战斗机17架被击落，7架被击伤，日军零式战斗机没有损失。没有了美机拦截，日本攻击机群直扑中途岛，肆意轰炸了20分钟，被美军防空火炮击落了三分之一。领队的永友大尉在袭击结束后巡视，发现岛上的飞机跑道未被彻底摧毁，便给南云发电：“突击机群返航，有必要再次袭击。”

    就在南云舰队向中途岛发起第一波攻击时，美军也在积极准备对南云舰队发动反击。清晨5时25分，一架美军侦察机在搜索时钻出云层，当飞行员发现一大批灰色战舰时，着实吓了一跳，赶紧向弗莱彻报告。弗莱彻立即组织攻击。

    7时06分，由美军战斗机、鱼雷机、俯冲轰炸机组成的117架战机，从斯普鲁恩斯少将率领的第16特混编队“大黄蜂”号及“企业”号升空，奔向200海里外的南云舰队。8时40分，15海里以外的弗莱彻少将率领的第17特混编队“约克城”号上起飞了35架战机，投入进攻。

    7时10分，首批到达南云舰队上空的是从中途岛起飞的10架美军鱼雷轰炸机。美军飞机排成单行，扑向日航空母舰。日军20架零式战斗机迎战。在日军战斗机截杀和日舰的猛烈炮火下，美机很快被击落7架，美机所发射的鱼雷全都错过目标。美机对南云舰队的首次空袭，使南云中将相信中途岛的防御力量还很强，于是决定接受永友大尉的报告，把原来准备用于对付美舰的飞机改为对中途岛进行第二次轰炸。此时，他仍然没有发现美军舰队。

    为了空袭中途岛，南云下令“赤城”号和“加贺”号两航母舰把飞行甲板上已经装好鱼雷的飞机送下机库，卸下鱼雷，换装对地攻击的高爆炸弹。这个命令是7时15分下达的，当机械兵把这些飞机从甲板上往下降时，航空母舰上气氛紧张而