然而，從史料記載以及幸存者的回憶中都看不出南雲、草鹿或源田當時曾考慮到這一點。此刻南雲急於要查明在他東北麵遊弋的敵艦的艦種，顯然忽視了敵峴的方位及航向問題。他怒氣衝衝地命令4號偵察機的駕駛員：“查明艦種（5時整）”
此刻，南雲不僅心緒不寧，而且思路已亂。敵俯衝轟炸機不停地在上空呼呼盤旋，越來越多的陸基飛機嗡嗡而至。敵機發動機的隆隆聲，截擊機的呼嘯聲，炸彈的爆炸聲以及高炮轟轟的怒吼聲響成一片。艦橋上的軍官們聽不見對方在說什麼，甚至對廣播中下達什麼命令也聽不清楚。
亨德森的SBD機剛進入戰鬥，“蒼龍號”就向南雲報告了更壞的消息，“我上空270°發現敵雙引擎飛機24架，高度3000米。”“蒼龍號”的觀察哨顯然連數數都不會了，因為這些飛機是斯威尼率領的四引擎B-17型。
那天清晨，斯威尼率飛行堡壘出發，想再次尋獵田中部隊。拉姆齊曾提醒他要準備隨時奉命改變攻擊目標，對付海軍可能在西北方向上發現的敵航空母艦部隊。如這些航空母艦到時候還沒有出現，他就率B-17機返回中途島，補充彈藥和油料，然後再起飛去尋找敵人。
中途島收到關於發現敵航空母艦的報告後，立即用明語通知斯威尼。這時斯威尼離原定目標200海裏左右。他迅速而準確地改變了航向，於7時32分就發現了機動部隊，但還未找到航空母艦。他對小型艦艇不屑一顧，繼續尋找艦隊的中樞。他搜尋航空母艦的時間長得出奇。還沒等他發現情況，老天爺又在南雲麵臨一團糟的局麵中加上了“蠑螈之目青蛙趾”。
8時零6分，“築摩號”報告說敵機方位在左眩25°，正朝艦隊飛來。在南雲的作戰記錄中有這麼一句話（在括號中）：“（艦載機，係我艦發現的首批。）”南雲得到這個報告後如果不覺得是當頭一棒，那他定是個低能兒或超人。“築摩號”所發現的可能是友永的首批返航飛機，也可能是離艦隊還有20分鍾路程、外形類似日本轟炸機的SBZU-3。現在南雲最關心的是“艦載敵機”的情況。足足有3分鍾時間，他坐立不安。終於，“利根號”上的4號機報告了情況：“敵艦隊中共有巡洋艦5艘、驅逐艦5艘。”
“到底給弄清楚了！果不出我所料，沒有航空母艦，”小野把譯好的電文遞給草鹿時自鳴得意地說。
草鹿當時感到一震，但頭腦仍很清醒。他後來解釋說：“單憑這個報告並不能說明這一海域沒有航空母艦。在當時情況下，在這一海域活動的敵艦隊中不可能沒有航空母艦。”
南雲及其幕僚得到這個報告後感到一陣輕鬆、但這種輕鬆的性質和程度不應加以誇大。正如源田所說，他們“隻是一時感到寬慰”。源田本人既無如釋重負。也無出乎意料之感。不過，他在回顧當時情景時說，大家“本應意識到這是個失誤”。誰也不敢把一支輕型艦隊單獨派往這一水域來活動，這肯定是支護航艦隊。因此南雲沒有貿然放鬆警惕，他並不認為事情的發展和他預料的一樣。他和參謀們隻是感到緊張心理稍有緩和，覺得有了點喘息時間來集中考慮如何逐退敵陸基飛機，如何再度轟炸中途島。草鹿說：“當時我認為，剛剛下達要攻擊飛機換裝炸彈的命令，如果馬上改變，隻會引起更大混亂。”
南雲的幕僚們當時所以沒有改變戰術還有另外一個原因：過去6個月的戰事使他們根本沒把美國海軍航空兵放在眼裏，甚至美陸基飛機的攻擊也沒有使他們的態度有所改變。美國飛行員個個作戰勇敢，但日航空母艦艙蓋緊閉，他們似乎無法打擊敵艦的內部。派出這批沒有戰鬥機掩護的轟炸機簡直愚蠢透頂，而它們毫無協同的進攻說明他們的組織指揮以及準確性之差簡直不可思議。如果美國人在這一海域有航空母艦，為什麼不派飛機支援這批陸基飛機作戰呢？
當第二批美轟炸機飛臨日艦隊上空時，自以為是海洋和天空主宰的日本將領們哈哈大笑起來。源田查對了機種識別表，當即判明來者是B-17。斯威尼的飛行堡壘隻能增加日本人的安全感，因為任何神經正常的飛行員都不會認為這種四引擎轟炸機是艦載機。
斯威尼的分隊實際已飛越南雲部隊的航線，又向東北飛了很遠。率領最後兩架飛行堡壘的卡爾·E·烏爾特爾上尉認為，前麵4組都沒有發現航空母艦。他想引起斯威尼或他自己所在隊的指揮官布魯克·E·艾倫中校注意，但沒有成功。後來他索性飛出編隊，向自己的僚機打信號，要他單獨進攻。雲層條件極為理想，也沒有發現日戰鬥機。烏爾特爾從2萬英尺上空投下3顆炸彈，發現沒有命中，於是轉向鄰近一艘航空母艦後側，把其餘5顆炸彈盡數投了下去，炸彈成一直線飛向第三艘航空母艦的艦尾，仙隊為至少有一顆命中，於是遷航。
烏爾特爾的僚機H·S·格倫德曼中尉兩次向目標投彈均未見命中。後來他擊落了一架零式機，才算得到一點自我安慰。