Наспех собранный американский флот заметно уступал в мощи японской армаде. Он состоял из восьми крейсеров, 15 эсминцев и трех авианосцев. Линкоры американского флота все еще находились в сухом доке и не были готовы к бою. Самый большой авианосец «Йорктаун» был едва пригоден к плаванию, экипажи авиакрыла были в основном неопытными и не знали своих самолетов, а многие только что окончили летную школу. Самолеты-торпедоносцы и их торпеды годились скорее для антикварной лавки. Японцы послали два флота. Флот сил вторжения имел 16 боевых кораблей, в то время как флот главных сил насчитывал 32 корабля, включая два линкора, один из которых, «Ямато», был флагманом Ямамото и самым большим линкором в мире; четыре тяжелых крейсера, а также два тяжелых и два легких авианосца. Летчики были ветеранами Китая и Перл-Харбора.
Боевой план США предусматривал, что флотилия должна была скрытно занять позиции к юго-востоку от Мидуэя, а затем неожиданно для японцев атаковать их авианосцы, пока их самолеты будут наносить удары по Мидуэю, готовя плацдарм для вторжения. Американский флот был настолько безнадежно ослаблен, что не возникало и мысли о противостоянии японскому флоту в открытом бою. Для того чтобы план сработал, элементы секретности и внезапности были крайне важны. Если бы план не удался, Япония получила бы контроль над Тихим океаном, и Австралия, Гавайи и западное побережье США оказались бы под угрозой. Как оказалось, удача и мужество стали основными факторами в битве.
Пока японские флотилии шли к Мидуэю, соблюдая строгое радиомолчание и полагая, что американцы не знают их цели, японцы обнаружили необычное количество радиопереговоров из Перл-Харбора. В результате Ямамото приказал провести воздушную разведку Перл-Харбора с помощью двух дальних гидросамолетов, чтобы убедиться, что американская флотилия все еще там. Самолетам требовалась дозаправка, чтобы совершить длительный полет, и было решено, что две подводные лодки встретят и заправят их на якорной стоянке в Френч-Фригат-Шолс, удаленном и необитаемом атолле. Когда подводные лодки прибыли на место, по чистой случайности там стоял на якоре американский эсминец. Японцы ждали три дня, но американский корабль оставался, и разведывательный полет пришлось отменить. Ямамото так и не узнал, что американский флот покинул Перл-Харбор.
Тем временем другая японская подводная лодка проводила разведку в районе Мидуэя. Капитан всплыл на поверхность ночью и наблюдал бешеную активность с многочисленными приземляющимися самолетами. Казалось, Мидуэй знал, что его собираются атаковать. Он передал эти сведения в Токио, но они также не дошли до Ямамото и адмирала Нагумо, оперативного командующего, из-за жесткого соблюдения радиомолчания. В результате японские командиры на море так и не узнали, что Мидуэй готовился к отражению атаки. Более того, Ямамото не знал, что его преследует крупный флот, пока не стало слишком поздно, и поэтому беззаботно поплыл в засаду.
Утром 4 июня японские авианосцы, рассчитывая на элемент неожиданности, запустили первую волну из более чем сотни истребителей и бомбардировщиков в порядке подготовки вторжения. За штурвалами были сливки японской военно-морской авиации. К несчастью для японцев и снова благодаря случаю, на подлете их заметил американский патрульный самолет. Мидуэй был предупрежден, и к моменту прибытия японцев подготовил к бою все орудия и все, что могло подняться в воздух. Американская авиация морской пехоты была вооружена устаревшими «Баффало» и принадлежащими к другому классу[167]
«Уайлдкэтами», но вместе с зенитчиками они сбили в общей сложности 38 японских самолетов, и еще 30 были слишком сильно повреждены, чтобы участвовать в следующих боевых вылетах. Еще серьезнее была потеря опытных пилотов. Морская пехота потеряла 15 из 25 летчиков, что было самым высоким показателем потерь за всю войну. Но они нанесли сокрушительное поражение японской морской авиации. Весь воздушный бой закончился за 20 минут.Мидуэй нанес контрудар по силам вторжения шестью торпедоносными самолетами и четырьмя армейскими бомбардировщиками B-26. Старые торпедоносцы были разбиты на куски еще на подлете, а B-26 не попали ни в одну цель. Семь из нападавших самолетов были сбиты. Затем японские корабли подверглись атаке 16 пикирующих бомбардировщиков морской пехоты. Пикирующие бомбардировщики были совсем новыми, и большинство из них имели экипажи, которые не летали на них раньше. На одном из них хвостовым стрелком был механик, который никогда не стрелял из пулемета. Половина из них была сбита, и снова не было ни одного попадания.