到了6月3日黎明，迷霧更濃，甚至探照燈也不能穿透周圍的一片昏暗。由於有碰撞的危險，南雲不得不動用一直保持沉默的無線電，向他的艦艇發布命令。
不久，九架從中途島起飛的美國陸軍Ｂ－１７型“空中堡壘”轟炸機在日軍登陸艦隊上方出現。但是它們的轟炸準確性太差，炸彈都白白地丟在大海裏，日軍的運輸艦和護航艦都完好無損地向前行進。清晨，一小隊掠海飛行的美軍魚雷轟炸機又全力緊逼襲擊，但隻有一枚魚雷奏效，擊中了日軍護航艦隊後麵的一艘油船。
盡管如此，山本大將還是感到憂慮不安。他原來指望南雲的俯衝轟炸機會在美國人尚未懷疑有入侵艦隊逼近之前，就能轟炸中途島和島上的飛機場，現在看來行跡已經敗露。
南麵，南雲的突擊艦隊繼續前進。6月3日上午十時，迷霧消失，海天明朗，前方的航路波濤洶湧，日軍艦隊以二十四節的航速破浪前進，蔚藍色的海麵上掀起層層白浪。灰色的鋼鐵戰艦，編成一支巨大的環形隊列。
6月3日傍晚，日艦迅速地從西北方向朝中途島聚攏，次日拂曉前就能抵達離目標三百二十公裏的起飛地點了。
此時美軍的兩支特混編隊，由弗來徹和斯普魯恩斯率領，正在中途島東北方向五百公裏的地方。統率這兩支特混編隊的弗萊徹少將正確地判斷出，日軍的航空母艦編隊就在不遠的地方。6月3日晚七時五十分，他率領艦隊朝著西南方向駛去。他深信第二天將是“美國海軍史上最重要的日子”。次日拂曉，他就能駛抵中途島北麵，恰好能襲擊日軍的進攻艦隊。
這是個非常了不起的判斷。因為當晚美國的航空母艦離日軍南雲艦隊隻有一百六十公裏。斯普魯恩斯通過目視信號通知部下說：他們可能碰上占優勢的敵人；日軍有四至五艘航空母艦，此次戰鬥的勝利對美國國家安危，是極為重要的。在美國軍艦上，小道消息總是不徑而走。關於日本密碼已經被破譯，此刻正在布下陷阱的說法很快就傳開了。在軍官室裏，飯廳裏，到處都是一片振奮的情緒。
雙方兵力分析
山本的艦隊擁有十一艘戰列艦，二十三艘巡洋艦，八艘航空母艦，兩艘水上飛機母艦，六十五艘驅逐艦和二十一艘潛艇，連同後勤船隻在內，總計二百多艘。
為了迷惑並包圍美國艦隊，山本將他的龐大艦隊分成了五個部分：
一、潛艇先遣隊，十六艘潛艇分成四個支隊，被派往珍珠港西南潛伏攻擊。
二、阿留申群島牽製艦隊，擁有兩艘航空母艦（上載一百零一架飛機）和四艘戰列艦，向東部的阿圖島和基斯卡島擔負佯攻任務，並在島上登陸；該艦隊的一部分將沿著群島北上，攻擊荷蘭港。
三、中途島攻擊編隊，擁有一艘航空母艦（上載二十四架飛機），兩架水上飛機母艦（上載三十二架飛機），兩艘戰列艦，以及十二艘運兵船，運載共五千名士兵。該編隊任務為功占中途島。
四、南雲突擊艦隊，擁有四艘航空母艦（上載二百六十一架飛機），兩艘戰列艦，為轟炸中途島並尋殲美國太平洋艦隊的主力。
五、山本主力艦隊，由山本大將親自率領，擁有三艘戰列艦，一艘輕航空母艦（上載八架飛機），兩艘水上飛機母艦，它將跟在南雲艦隊的後麵，最終消滅美國艦隊。
相比之下而美國太平洋艦隊所能集結的，僅有三艘航空母艦（上載二百三十三架飛機）、七艘重巡洋艦和一艘輕巡洋艦，十七艘驅逐艦和十九艘潛艇。
如果日本人集中使用兵力，中途島的勝利將唾手可得。