在德國東線幾個集團軍群為42年夏季進攻集結兵力和彈藥、油料、食品和其它後勤補給物資的時候，日本的中途島戰役已經打響。
日本聯合艦隊嚴格遵守戰前無線電靜默的命令，按照計劃開始了進攻，首先投入進攻的是北方編隊的先鋒部隊——由第二機動部隊司令角田覺治海軍少將直接指揮的第四航母戰隊，雖然進攻日那天的天空濃霧瀰漫，但日本聯合艦隊第二機動部隊還是按計劃於23時45分起飛飛機對阿留申群島實施攻擊。山本五十六指望日本聯合艦隊先在這裡發動攻擊，可以迷惑美國太平洋艦隊司令部，使他們搞不清楚日本聯合艦隊的真正攻擊目標。
第四航母戰隊從『龍驤』號航母起飛了11架轟炸機和6架戰鬥機，從『隼鷹』號起飛12架轟炸機和6架戰鬥機，空中領隊長機為志賀淑雄海軍大尉。起飛中『龍驤』號航母的一架轟炸機因機械故障墜海。由於雲層低垂，無法保持編隊飛行，所以各機只好各自飛往荷蘭港。
日軍攻擊飛機剛剛飛走，一架一直監視日軍編隊的美軍pby『卡塔林納』式水上偵察機就從霧中飛出，它將它機身下掛裝的炸彈向日艦投擲，但由於日本海軍護航艦艇的防空火力的干擾沒有命中。由山上正幸海軍大尉率領的『龍驤』號航母攻擊機群，憑藉著高超的飛行技術穿過低雲，飛抵荷蘭港上空。但是沒有發現美軍的飛機和艦艇，****1時7分，日軍轟炸機攻擊了電台和油庫，戰鬥機掃射了停在水面上的一架pby『卡塔林納』式水上偵察機。一架零式戰鬥機被美軍炮火擊中後迫降在荷蘭港東北阿克坦島南岸，其餘日機全部返回了在荷蘭港外海面上等待的日本航空母艦。而志賀海軍大尉率領的『隼鷹』號航母攻擊機群，因氣候惡劣，未能到達荷蘭港，無功而返。
首次攻擊沒有達成預期戰果。可是，日本海軍艦載機攻擊荷蘭港時所拍攝的空中照片表明荷蘭港的設施要比日本聯合艦隊事前想像的好得多，該港擁有機場、現代化倉庫、營房、碼頭、油庫和完善的公路網。而且山上正幸在返航途中發現烏納拉斯卡島北岸的馬庫欣灣裡停著五艘美軍驅逐艦。
以極富攻擊精神而著稱的角田立即下令起飛全部飛機前去攻擊，他不但派出了『龍驤』號和『隼鷹』號兩艘航母上的飛機，還出動了『高雄』號和『摩耶』號重巡洋艦所攜帶的水上飛機，總共24架飛機。
但由於天氣惡劣，大部分日軍飛機被迫中途返航。出擊飛機返航時，能見度極低，出擊的飛機無法保持隊形，只好分成小股緊挨著海面返航。
所有飛機著艦後，角田率部繼續前進，直到離岸邊約100海里的海域。在此期間『高雄』號和『摩耶』號重巡洋艦的四架九五式水上偵察機，繼續冒著惡劣氣候起飛搜索。它們遭到數架美軍戰鬥機的截擊，在混戰中有兩架被擊落，另兩架負傷，最後都在降落時因傷重失控墜毀。
按照預定計劃，角田的航母戰隊在對荷蘭港實施兩輪空襲之後應繼續西進，於5日空襲阿達克島，6日空襲基斯卡島，但是鑒於對荷蘭港的空襲沒有取得預期效果，加之又發現荷蘭港擁有機場、現代化倉庫、營房、碼頭、油庫和完善的公路網，無疑是美軍在該地區的戰略基地，因此日軍北方編隊司令細萱決定於次日對荷蘭港實施第三次空襲。
6月5日10時，美軍出動多架b—17、b—26和pby『卡塔林納』式水上攻擊機攻擊角田的航母編隊，由於天氣惡劣沒有取得戰果。當角田完成第三次空襲準備，出擊機群即將起飛之際，卻接到山本越過細萱直接下達給他的電令，命他立即率部南下與機動編隊會合。角田不清楚中途島方向發生了什麼變故，但他認為荷蘭港還沒有遭到有效的壓制，對於北方編隊的下一步作戰行動十分不利，既然已經完成了出擊準備，那就完成空襲之後再行南下，於是他在11時40分派出9架攻擊機、11架轟炸機和11架戰鬥機對荷蘭港發動空襲，待這批飛機返回航母之後，角田才於15時30分率部南下。途中又接到山本命令，暫停中途島作戰，繼續阿留申作戰，角田所部因此又轉而北上，支援在基斯卡島和阿圖島的登陸作戰。
6月7日深夜，向井海軍少佐指揮的舞鶴鎮守府第三特別陸戰隊約600人在基斯卡島登陸；6月8日凌晨，穗積松年陸軍少佐指揮的陸軍北海支隊約1200人在阿圖島登陸，兩島的登陸均未遭到美軍抵抗。
這是因為美軍北太平洋部隊司令西奧博爾德海軍少將不相信尼米茲通報的敵情，認為日軍不會興師動眾奪取幾個荒無人煙的小島，其真實目的是為了在荷蘭港或阿拉斯加登陸，所以他根本沒有在這兩島嶼上部署守備部隊，主要艦艇部隊也都部署在荷蘭港以東，因此直到6月10日美軍巡邏飛機才發現日軍佔領基斯卡島和阿圖島。
阿留申群島作戰至此結束。美軍荷蘭港只遭到輕微損失，基斯卡島和阿圖島的失守無論在戰略上還是戰術都無多大意義，僅僅是美國人顏面上難看點罷了。由於美軍已經清楚地掌握日軍主要攻擊目標是中途島，所以日軍此次佯攻作戰完全沒有達到目的。
山本五十六為什麼直接越過日本聯合艦隊北方編隊司令細萱直接給角田下命令呢？原因是日本主力艦隊遭到了重大損失。
6月3日下午，日軍機動編隊以二十四節航速直撲中途島，編隊採取環形隊形，中央是四艘航母，四周是『榛名』號和『霧島』號戰列艦、『利根』號和『築摩』號重巡洋艦、『長良』號輕巡洋艦和12艘驅逐艦。距離中途島越來越近，日軍上下都比較緊張，艦上的對空瞭望哨多次將天空的星星看作是美軍飛機的航行燈，接連發出虛警，使編隊虛驚幾回。
𨪜𨪜6月3日這一晚對於美軍艦隊的官兵而言，無疑是漫長的一夜！很多人寫好了遺書，地勤人員則通宵苦幹檢查飛機，廚師忙碌地製作數以千計的三明治，作為明天的戰鬥快餐。倒是作為戰鬥主角的飛行員，異常的空閒，直到晚上9時，熱鬧的馬拉松式的擲骰子賭博才宣告閉幕，因為美軍歷來迷信『賭場得意，戰場失意』，在戰鬥前夕賭博中大輸的人，才會在戰鬥中擁有好運，所以輸的人無一不是心中竊喜。
美軍根據前幾日的戰鬥接觸，已預料到4日必會受到日軍的襲擊，做好了一切戰鬥準備，並通過破譯密碼已經掌握日軍機動編隊將從西北方向接近，只是還未發現，因此日出前，中途島的岸基航空兵就向西北方向派出了pby巡邏機，並出動15架b—17轟炸機前去攻擊昨天發現的日軍登陸編隊，而在海上的美軍艦隊，弗萊徹也於日出後從『約克城』號航母派出10架sbd『無畏』俯衝轟炸機前去搜索。
𨪜𨪜****凌晨1時30分，美軍航母上的飛行員起床，開始用牛排煎蛋早餐。幾乎同時，幾百千米之外，日軍航母上的飛行員也開始進早餐，那是由米飯、豆湯、醃菜、干栗子，還有米酒組成的傳統的征戰餐，士氣高昂的飛行員一邊用餐，一邊互祝勝利。****凌晨2時45分，日軍機動編隊逼近中途島，開始進行出擊準備。南雲的得力助手，作戰參謀源田海軍中佐不顧肺炎尚未痊癒，抱病來到指揮艦橋上。
4時30分，日軍機動編隊到達中途島西北240海里處，按照預定計劃從『赤城』號和『加賀』號航母各派出一架飛機，『利根』號和『築摩』號巡洋艦各派兩架水上飛機，『榛名』號戰列艦派一架水上飛機，共計7架偵察機對東南海域進行分區扇面搜索。
攻擊機群就要起飛去空襲中途島了，而南雲對於美軍艦隊的動向仍然是一無所知。此刻，南雲對敵情是這樣判斷的：美軍艦隊將會在日軍攻擊中途島之後或從珍珠港出海，或從所羅門群島北上；中途島美軍岸基飛機的空中巡邏主要是向西和向南，而不是機動編隊所在的北面和西北面；美軍空中巡邏半徑估計約為500海里；美軍既未察覺日軍企圖，也未發現機動編隊；在機動編隊附近沒有跡象表明有美軍艦隊；因此可以先空襲中途島，殲滅島上岸基飛機後，再轉頭迎擊美軍艦隊，並予以殲滅。
在此判斷下，南雲決定首先空襲中途島。4時45分，從4艘航母上共起飛108架艦載機，由源田推薦的『飛龍』號飛行分隊長友永城市海軍大尉代替他擔任空中總指揮兼轟炸機領隊長機，『加賀』號飛行分隊長小川正一海軍大尉為魚雷機領隊長機，『蒼龍』號飛行分隊長菅波曾治海軍大尉則帶領戰鬥機負責護航。
5時，4艘航母的飛行甲板上又擺滿了飛機，這是第二攻擊波，以便一發現美軍艦隊便可起飛迎擊。第二攻擊波和第一波一樣，也是108架飛機，戰鬥機、轟炸機、魚雷機各36架。轟炸機隊的領隊長機是『蒼龍』號飛行分隊長江草隆繁海軍少佐；魚雷機領隊長機是『赤城』號飛行分隊長村田重治海軍少佐；戰鬥機領隊長機是『赤城』號飛行分隊長板谷茂海軍少佐。
5時52分，由霍華德。艾迪上尉駕駛的pby『卡塔林納』式水上偵察機發現日軍機動編隊，並借助雲層的掩護巧妙避開日軍戰鬥機的攔截，一面監視日軍艦隊一面向中途島報告，「中途島320度方位，距離180海里處，發現日軍兩艘航母及其警戒艦隻！」在中途島機場待命的4架掛載魚雷的b—26轟炸機、6架tbf魚雷機、12架sb2u俯衝轟炸機和16架sbd俯衝轟炸機就立即起飛，前往霍華德。艾迪上尉報告的海域。
此時日軍的飛機也被中途島的雷達發現，美軍戰鬥機緊急起飛去攔截日軍戰機，但是日軍零式戰鬥機顯示了它的優越性能，成功擊退了美戰鬥機的攔截。美機被擊落16架，4架因傷在海上迫降，還有4架被擊傷。日軍只損失2架戰鬥機，而日軍轟炸機和魚雷機，無一損失。
日軍攻擊機群飛到中途島上空的時候，小川率領的九七式俯衝轟炸機，冒著美軍猛烈的高射炮火，超低空投下了所攜帶的250千克炸彈，九九式水平轟炸機則在3500米高度用800千克重磅炸彈集中轟炸了東島機場，日機還轟炸了東島和桑德島的機庫及其他地面設施。日軍以3架九九式和1架九七式被擊落的代價，炸毀了發電廠、儲油罐、機庫等一些地面設施。
6時07分，弗萊徹命令斯普魯恩斯根據巡邏飛機報告的日艦隊位置進行攻擊。斯普魯恩斯準備繼續航行縮短同日軍的距離，於9時再起飛飛機。但參謀長米爾斯。布郎寧上校認為如果7時起飛的話，將在日軍攻擊中途島的飛機返回著艦時到達其上空，就可抓住這一有利時機進行攻擊。
斯普魯恩斯沉思片刻採納了他的建議，於7時02分命令『企業』號起飛14架tbd魚雷機、33架sbd轟炸機和10架f4f戰鬥機，『大黃蜂』號起飛15架tbd魚雷機、35架sbd轟炸機和10架f4f戰鬥機，共117架飛機前去攻擊，只留下8架轟炸機和36架戰鬥機用以自衛。
弗萊徹考慮到偵察機只發現了日軍2艘航母，決定保留一半飛機，於8時30分只起飛了12架魚雷機、17架轟炸機和6架戰鬥機。
7時剛過，從中途島起飛的美軍岸基飛機開始攻擊日軍艦隊。首先是菲伯林上尉率領6架tbf『復仇者』魚雷機對日軍『飛龍』號和『赤城』號兩艘航空母艦進行攻擊，在日軍戰鬥機的攔截下被擊落5架，僅1架投下魚雷，未擊中任何目標。
緊接著，柯林斯上尉率4架b—26轟炸機對『赤城』號航母進行魚雷集中攻擊，均被『赤城』號航母規避，反被擊落2架。
南雲忠一見美軍岸基飛機威脅較大，而凌晨派出的偵察機又沒發現附近有美軍軍艦，所以於7時15分下令在甲板上待命的第二攻擊波的魚雷機卸下魚雷，換上炸彈，準備轉用於攻擊中途島的地面目標。
而美國人和日本人都沒有料到的是在美國艦隊西北部的海域裡，有幾個潛望鏡從海水裡露了出來，它們在海水裡游動著，慢慢跟著美國艦隊移動。