布朗寧估計日本攻擊飛機大約於9時左右就能完成攻擊任務後返回航空母艦。在此之前南雲幾乎肯定不會改變航向。如果斯普魯恩斯想在敵航空母艦完成回收飛機之時發起攻擊，就必須盡快派出飛機。“我們覺得，必須在南雲發動第二次攻擊前先發製人，這樣既可使中途島免遭進一步損失，也可確保我們自己的安全。”
立即發起攻擊的決定是他必須作出的最棘手的決定之一，因為攻擊距離太遠增加了自己飛機的困難，而且可以肯定，這些速度慢、飛不高、戰鬥航程僅175海裏的TBD破壞者式機是無法返回航空母艦的。他雖然表麵上不露聲色，但內心深處熱愛部下並為有他們而自豪的感情決不亞於感情外露的哈爾西。但在需要忍痛割愛的關頭，他毫不遲疑地作出了任何一個好的指揮官都懂得的決定：冒犧牲少數的風險，以保全多數。
“大黃蜂號”的TV-8中隊長約翰·C·沃爾德倫海軍少校也在考慮這樣一個嚴酷的可能性。沃爾德倫是個身材魁梧、鋒芒畢露的南達科他人。前一天晚上在4號待機室裏，他給在那裏待命的魚雷機駕駛員們散發了一份油印材料。他沒有說什麼，也無需再說什麼了：
有幾句話想跟大家說說。我-覺得我們已全部作好準備。我們受訓時間很短，又處於最艱難的時刻。但我們確實做了力所能及的一切。我確信，在當前的處境中，我們是世上的佼佼者。但願我們遇上個有利的戰機，這是我最大的願望。如果不順利，或有不測，我要求大家竭盡全力去消滅敵人。如果隻剩下最後一架飛機進行最後一次衝擊，我要求這架飛機衝上去，擊中敵人。願上帝保佑我們大家。祝大家成功，安全返航，狠揍敵人！
沃爾德倫自豪地說他是1／8的蘇族人。每當他憑靈感直覺解決了一個問題，他都把這歸功於他的印第安血統。他是TV-8中隊中僅有的幾名海軍學校畢業生之一。他花了大量時間潛心研究海軍航空兵空戰戰術，尤其是日本海軍航空兵的戰術。他每天要給部下講課，以板示和口授的形式講日本和美國的空戰戰術。在待機室裏，即使在沒有任務的自由’討論時間裏，別人都在談山海經或者開玩笑，“他也是坐在那裏，望著天花板，琢磨著戰術問題和日本人……”稍等片刻，他就讓大夥安靜下來，即席講上一個多鍾頭。
此刻，他正向部下作最後的戰前指示。他說他不相信日本人還會繼續向中途島進發。他認為：一旦日本人獲悉附近有美國艦隊，就會重新編組，後退一定的距離以便回收飛機。所以他要求部下“不必擔心日本人的航向，隻管跟著他，因為他知道往哪裏飛”。
“企業號”上，指揮VF-6機的詹姆斯·S·格雷海軍上尉隻有10架戰鬥機去掩護33架俯衝轟炸機和14架魚雷機。俯衝轟炸機飛得高，而魚雷機卻飛得低。這就產生了上下如何兼顧的問題。因此他和VT-6機的作戰參謀亞瑟·V·伊利海軍上尉共同商定了聯絡信號。格雷將努力在能同時給這兩類轟炸機提供保護的高度上飛行。如果魚雷機遭零式機的攻擊，中隊長尤金·E·林賽海軍少校就向格雷呼叫：“傑姆下來！”這樣的安排似乎合情合理，因為格雷的F4F-4機俯衝到魚雷機高度比爬升到俯衝轟炸機的高度要容易得多。
沃爾德倫作指示時，林賽不在場，而且飛行大隊長克拉倫斯·韋德·麥克拉斯基也確實認為林賽不必參加這次戰鬥。“企業號”從珍珠港起航時，林賽的破壞者式機向航空母艦降落失敗、衝出甲板。林賽受了重傷，至今還鼻青臉腫，連飛行風鏡都戴不上。但那天早上有人問他能否起飛時，他平靜地答道，“我受飛行訓練，為的就是上天。”
第十六特混艦隊的2艘航空母艦都轉向了逆風。“大黃蜂號”和“企業號”上的飛機先後於7時與7時06分開始起飛。7時20分，斯普魯恩斯把部隊分成兩個編組，相互間隔幾千碼。這兩個編組於7時20分後就各自為戰了。和“企業號”編在一組的是“北安普頓號”、“文森斯號”、“彭薩科拉號”巡洋艦以及“巴爾奇號”、“本漢姆號”、“艾爾文號”、“莫納漢號”和“費爾普斯號”驅逐艦，米徹爾的支援部隊是“明尼阿波利斯號”，“新奧爾良號”、“亞特蘭大號”3艘巡洋艦以及“埃利特號”、“沃登號”和“康寧安號”驅逐艦。
7時55分，“大黃蜂號”完成起飛作業，恢複了原航線，向“企業號”編隊靠攏。8時15分，它剛完成靠攏，就收到“北安普頓號”的報告：“發現敵機1架，方位185°，距離30海裏，機種為單引擎雙浮筒式水上飛機。”雷達捕捉到這個目標，觀察哨也證實發現了這架搜索機，但戰鬥巡邏機在空中卻沒能找到它。
這架飛機無疑就是我們的老相識，“利根號”的那架偵察機。它每次發報時究竟發現了什麼軍艦，至今仍是一個謎。由於能見度極好，它可能發現了第十六特混艦隊的兩個編隊，甚至還可能發現了第十七特混艦隊。這時，斯普魯恩斯第一次意識到自己的艦隊已被敵人發現。他十分擔心出奇製勝的優勢已經喪失。但他派出的攻擊飛機已經上路了，現在隻好按原計劃實施進攻，並希望能有個好的結果。