連日來一直沒有離開過艦橋的艦長青木，神經緊張到極點，立刻下令拉響戰鬥警報。頓時，全艦警報聲大作，各官兵各就各位，準備迎接一場惡戰。
可是，過了半天還是沒有見到敵機的影子，青木感到有些奇怪，呼喚了一下了望哨，問他那個燈光是否還在。瞭望哨等待了片刻之後，才吞吞吐吐的回答：“報告艦長，燈光不見了。”
青木登上了瞭望臺，想看個究竟。但見天上星光穿過雲隙忽明忽暗地閃爍著，不見敵機蹤影，腳下艦船在波濤中搖晃行駛。青木忽然明白了，原來艦在動，看星星也動，不禁怒罵了瞭望哨。青木走下了望臺，正要下令解除警報，那個瞭望哨又突然大聲報告：“還是那個方向發現燈光！不是星星！”對空戰鬥的命令立即發往各艦，結果又是一場虛驚。可憐的哨兵只得走向了禁閉室。
凌晨三時左右，南雲中將在戰前對形勢作了七點判斷，主要的幾點是：
“敵人尚未察覺我方企圖，也未發現我機動部隊。”
“敵艦隊大概會在我中途島攻擊作戰開始後出來應戰。”
“沒有跡象表明敵機動部隊在我附近。”
“因此，我們能空襲中途島，殲滅島上的岸基飛機和支援我登陸部隊作戰。然後，我們可以轉過頭來迎擊前來的敵機動部隊，並予以殲滅。”
出擊的時刻終於來到了！在中途島西北二百四十海里的水域上，一派殺氣騰騰的景象。航空母艦“赤誠”號、“加賀”號、“飛龍”號、“蒼龍”號上的探照燈光把各自的飛行甲板照得如同白晝，飛機引擎發動，排氣管裡噴吐著青白色的燃氣。十五分鐘內，一百零八架俯衝轟炸機、水平轟炸機、三十六架零式戰鬥機從航空母艦甲板上射向天空，艦員們狂熱地揮動著帽子和手臂，歡送他們離開艦。這時，中途島的時間是六月一日凌晨四時四十五分。
五時二十分，突然有一艘日本潛艇發來急電：“發現敵軍艦十艘，方位十度，距離中途島四百海里。航向一百五十度，航速十節。”
在南雲身後四百五十海里的山本接電後迅速命令各艦隊按計劃前進，攻擊阿留申群島的細萱第二機動編隊轉向中途島。同時電告南雲要沉著多於自信，做最壞的打算，之後他率領著主力艦隊向中途島殺去。
當黎明時的一抹朝暉出現在海天之際，由一百零八架日本戰鬥機和轟炸機組成的第一攻擊波，在總指揮友永海軍大尉的率領下，正風馳電掣般地向中途島撲去。
七架日本搜尋飛機從東向南，進行三百海里的扇面搜尋，同第一攻擊波同時起飛了。
第二攻擊波也是一百零八架飛機，這是日本海軍航空兵的精華，是南雲手中的一張王牌，專門準備對付出現的美特混艦隊。
然而，飛行甲板上擺滿這麼多的飛機，無疑對美軍也是一個極大的誘惑。當時在場的淵田中佐說：“我們好像一個揹著滿口袋黃金，單身在森林裡趕路的人，自然非常引強盜的注意，哪個強盜首先發現了，都會猛撲過來的。”
六月一日凌晨，美艾迪中尉駕駛著大型的水上飛機在中途島西北二百海里的上空偵察飛行，當他穿過斷雲時，突然在水天線處發現了日本艦隊。艾迪立即開啟他們的收發報機：“達夫尼呼叫，達夫尼呼叫，發現敵艦隊，航向一百三十五度。航空母艦兩艘、戰列艦兩艘、巡洋艦和驅逐艦待報……”
不久，在艾迪東南方向的駕駛員蔡斯上尉又發現大批日本飛機像一群蝗蟲似的全速飛向中途島，蔡斯立即發報，一分鐘後，中途島發出了戰鬥警報，此時正是清晨六時正。
蔡斯駕駛著飛機悄悄的跟蹤著日機機群，在距離中途島不到三十海里的地方，他搶飛到日本機群的頭頂，空投了一顆降落傘照明彈，向早已在中途島上空組成防線的二十六架“野貓”式戰鬥機報警。
空中攔截戰開始了。但是美機不是效能優良的“零”式機的對手。從六時四十五分開始，僅僅經過十五分鐘的激戰，美機就敗下陣來，日機未損失一架，全部飛抵中途島上空。
當日本飛機飛到中途島上空時，立刻遭到了地面高射炮火的猛烈射擊，高射炮火打亂了日本飛機預定的進攻方向。美國機場上的飛機也已經全部升空。但由於飛行員的勇猛，他們還是用翅膀壓地面，不時翻滾著機身。在火光中躲閃著，終於有二十多架逼近了機場，全力地扔下了大炸彈。日機的炸彈把機場炸翻了個，機場上，大火沖天而起。在空中看就像一個巨大的火舌，把中途島半邊天都舔去了。
在中途島的上空，美日雙方