戰役進程
1942年6月4日淩晨二點四十五分，“赤城”號航空母艦上的擴音器突然響了起來，進攻的時刻到了。
在甲板上，飛行人員正在匆匆地進早餐：米飯，醬湯，幹飯栗和白酒。當黎明的一抹曙光出現在海天之際時，日本四艘航空母艦上的探照燈都已經打開，照亮了寬敞的飛行甲板。這四艘航空母艦上配備的飛機數量分別是：“赤城”五十四架，“加賀”六十三架，“飛龍”五十四架，“蒼龍”五十六架。
此刻這四艘航空母艦位於中途島西北二百四十海裏，正迎著風全速行駛，為艦載機起飛作準備。源田中佐命令飛行部隊作好對中途島發動第一波進攻的準備。
四時三十分，草鹿龍之介少將下達了進攻的命令。
指揮起飛的軍官揮了揮綠燈，第一架“零”式戰鬥機掠過燈火通明的起飛甲板，衝向黎明前黑暗的天空。甲板上的水兵齊聲歡呼為他鼓氣。接著，八架戰鬥機相繼起飛，然後是十八架愛知D3A1“九九”式艦載俯衝轟炸機。
十五分鍾內，一百零八架飛機從四艘航空母艦上同時起飛。它們以壯觀的環形隊列轟鳴著繞行艦隊一周，然後向著東南方的中途島撲去。艦上的人們注視著它們翼尖上一長串紅藍燈光閃爍著逐漸遠去。
第一攻擊波剛剛起飛完畢，南雲中將立刻命令第二攻擊波作好出擊準備。
與此同時，南雲突擊艦隊的七架川崎Ｈ８Ｋ水上偵察機，受命前往東麵和南麵搜索美國航空母艦。其中五架偵察機順利起飛走了，但是重巡洋艦“利根”號上的兩架偵察機卻因為彈射器發生故障，起飛時間耽誤了半個小時。這一耽誤，給日本艦隊以後帶來了意想不到的厄運。
中途島的美軍此時已有準備，正嚴陣以待南雲的第一批突擊飛機。
美國海軍太平洋艦隊司令尼米茲上將在了解到日軍即將進攻中途島的意圖後，向這個彈丸小島調集了大批飛機，包括偵察機、俯衝轟炸機、水平轟炸機、戰鬥機和魚雷攻擊機。
清晨五時五十分，中途島上的雷達發現了來襲的日軍機群。島上的戰鬥警報尖銳的響了起來。尼米茲上將命令島上的所有飛機立即起飛。他用戰鬥機迎擊敵機群，轟炸機和魚雷攻擊機全部飛往海上去尋殲日軍艦隊。
六架“複仇者”魚雷攻擊機和四架裝有魚雷的Ｂ－26轟炸機，起飛後逕直朝北方的日軍航空母艦方向飛去。十九架Ｂ－17轟炸機和三十七架“無畏”，“守護者”俯衝轟炸機也緊跟著它們前進。二十架“水牛”式戰鬥機和六架“野貓”式戰鬥機則向西北飛去，迎擊向島上飛來的敵機。
清晨六時十六分，當中途島上的所有飛機剛剛起飛完畢，美國戰鬥機就和日本飛機遭遇上了。雙方的飛機俯衝，躍升，相互緊咬追逐。日本的戰鬥機不但在數量上超過迎擊的美國飛機，而且在性能上也比對手優越。
空戰的結果，美軍戰鬥機十七架被擊落，七架被擊傷。日軍"零"式戰鬥機未受損失，也沒有讓美軍戰鬥機擊落一架轟炸機。
沒有了美國飛機的攔截，日本攻擊機群直撲中途島。轟炸機冒著猛烈的高射炮火頻頻俯衝，肆意轟炸了二十分鍾，炸毀了島上建築物，油庫和一個海上飛機庫。可是日本轟炸機想要在中途島消滅對方航空力量的企圖卻落空了。它們所能找到的類似目標，不過是空的飛行跑道和幾座空機庫，島上所有的飛機都已飛上了高空。
領隊的友永大尉在襲擊結束後，駕機巡視了全島。他雖然看到中途島已經成了一片濃煙滾滾的火海，但是也發現島上的飛機跑道並未被徹底摧毀。他認為有必要對中途島實施第二波攻擊。但此時他率領的第一攻擊波機群，彈藥已盡，油料也所剩無幾，隻得返航了。
這時已是太平洋中部時間早晨七點。友永大尉從飛機上向南雲艦隊發出電報：“突擊機群返航，有必要再次襲擊。”他的機群在轟炸中途島的過程中被地麵防空炮火擊落了三分之一，其餘的飛機在霞光映紅的天空中逐漸遠去。
就在南雲的突擊艦隊向中途島發動第一波空襲的同時，美國方麵也在積極準備發動隊日本入侵艦隊的反擊。
6月4日黎明，日出前半小時。美國海軍第十七特混編隊指揮官弗萊徹少將，從“約克城”號航空母艦上派出了十架偵察機去搜尋敵人的艦隊。不過首先發現日本航空母艦的，還是從中途島起飛的“卡特萊納”式水上偵察機。
清晨五時二十五分，霍華德·艾迪上尉駕駛一架從中途島起飛的“卡特萊納”水上偵察機巡視，當他發現那一大批灰色的艦隻時，著實嚇了一跳。“發現敵人的航空母艦”艾迪用無線電向基地報告。弗萊徹少將接到敵人艦隊的確切情報後，卻不能從他所乘坐的“約克城”號航空母艦上派出艦載機首先出擊。因為他所派出的十架偵察機的燃油快用完了，需要把飛行甲板空出來，先讓偵察機降落。
清晨六時零七分，弗萊徹少將向“企業”號航空母艦上的斯普魯恩斯少將發去電報，命令第十六特混編隊首先向敵艦隊發起空襲，第十七特混編隊隨後跟上。斯普魯恩斯少將本來計劃再航行三小時，也就是當天上午九時，再出動艦載機進行攻擊。因為到那時，他同日本艦隊之間的距離，將縮短到一百六十公裏以內。這對於航程有限的艦載攻擊機和戰鬥機，作戰比較有利。
不過他的參謀人員提出了不同意見。特混編隊參謀長米切爾·布朗寧上校認為，如果把出擊時間定在上午七時而不是九時，那麼就能使出擊的飛機在日軍航空母艦最脆弱的時刻，也就是在他們空襲中途島的飛機返回母艦降落的時刻，正好抵達敵艦上空發動攻擊。
經過深思熟慮，他作出的關係此次戰役勝敗的第一個重要決定，是采納布朗寧上校的意見，把出擊時間提前到上午七時；第二個同樣重要的決定，是命令兩艘航空母艦上的大部分飛機出動參加襲擊，把寶一次全部都押上。
上午七時零二分，總共二十九架魚雷攻擊機，六十七架俯衝轟炸機，在二十架戰鬥機的護航下，離開航空母艦，遠程奔襲敵人艦隊。
他們的油料隻夠勉強返航，但是飛行勇士們義無反顧，殺奔戰場。斯普魯恩斯少將隻留下八架“無畏”式俯衝轟炸機和三十六架“野貓”式戰鬥機來保衛自己編隊的安全。
弗萊徹少將率領的第十七特混編隊跟在斯普魯恩斯後邊大約十五海裏。他過了一個半小時才命令飛機起飛。他的“約克城”號航空母艦載機九十五架。等到十二架“毀滅者”式魚雷攻擊機和十七架“無畏”式俯衝轟炸機在六架“野貓”式戰鬥機的護航下飛離“約克城”的甲板，已經是上午九點零六分了。
南雲突擊艦隊在送走襲擊中途島的第一波攻擊機群後，第二批突擊飛機立即從各航空母艦的下層甲板，一架一架地由升降機提升到上層的飛行甲板上。
當四艘航空母艦的飛行甲板再次停滿飛機時，初升的紅日已經完全躍出了太平洋海麵。這次留在航空母艦上等待出擊的第二批飛機，大部分是中途島上的B5N2“九七”式艦載魚雷攻擊機。魚雷機的飛行員是日本海軍航空兵的精華。盡管這支日本艦隊的所有指揮官都確信，在附近根本不可能有美國的航空母艦；根據山本大將的估計，美國航空母艦最早也要到六月七日，才能趕到中途島海域。不過南雲中將為了防備萬一，還是把他最優秀的飛行員留在艦上，以便對付美國艦隊的進攻。
6月4日淩晨六時，南雲的旗艦“赤城”號發現空中有美國偵察機在活動。它就是艾迪上尉駕駛的“卡特萊納”水上飛機。日軍艦隊開始感到不安，擔心遭到隨之而來的空襲。
七時，南雲中將收到了友永大尉發來的關於需要對中途島施行第二次攻擊的電報。他還來不及作出反應，七時十分，處於艦隊最前方的一艘驅逐艦打出了旗語：“發現敵機。”信號旗在日艦桅杆上升起，警報聲響徹海空。 六架“複仇者”魚雷攻擊機和四架Ｂ－26轟炸機在“赤城”號航空母艦右舷出現。這是從中途島起飛的第一批美國攻擊機群。它們從一千二百米高度的雲層中鑽出。日本主力戰艦重炮齊鳴，高射炮的連發炮火震耳欲聾，二十多架“零”式戰鬥機撲來阻擊。
美國飛機列成單行，不顧猛烈的炮火，朝著“赤城”號撲來。“零”式戰鬥機迅速擊落了三架，其餘七架魚雷攻擊機繼續向日本航空母艦進逼，越飛越近。它們輪番丟下魚雷，又躍上高空。其中一架幾乎同“赤城”號相撞，接著被擊中焚毀。
這十架美國轟炸機的全體飛行人員，在沒有戰鬥機護航下，自知難以生還，但仍然視死如歸。隻可惜它們發射的魚雷都錯過了目標，無一命中敵艦。最後隻有三架飛機返回了中途島。
遭到美機首次空襲之後，南雲判定這些美國飛機必定來自中途島。他感到必須盡快把中途島的航空力量消滅幹淨。南雲終於下令再次進攻中途島。為了空襲中途島，就要把已經停放在“赤城”和“加賀”號航空母艦飛行甲板上的飛機，重新用升降機運回下層甲板，以便將掛在機身下的魚雷卸下，再往飛機上配掛炸彈。為魚雷機改掛炸彈的命令，是七時十五分發出的。當機械兵把這些飛機從飛行甲板上往下降時，航空母艦上到處是一片緊張混亂的氣氛。南雲改裝魚雷機的決心，實際上是他的參謀長草鹿替他下的。因為草鹿認為，對他們的航空母艦來說，此時來自中途島的飛機，比可能碰上的美國艦隊更危險。
但是，艦上飛機換裝炸彈的作業開始後還不到十五分鍾，就傳來了令人震驚的消息：巡洋艦“利根”號派出的一架遠程偵察機，完成了五百公裏的弧形搜索任務準備返回時，突然發現十艘美國軍艦正在向東南方向破浪前進。這時大約是上午七時三十分。