Tuy Nhật Bản có vẻ thắng thế, nhưng đô đốc Yamamoto rất lo ngại Ðông Kinh, nhất là Hoàng Cung của Nhật Hoàng có thể bị oanh tạc. Hàng ngày Yamamoto hỏi thăm đài khí tượng của Ðông Kinh và chỉ an tâm khi ngày nào có nhiều mây. Nhưng nỗi lo sợ của Yamamoto cũng đã xảy ra. Một phi đội Mỹ do trung tá Doolittle chỉ huy đã oanh tạc được Ðông Kinh, Nagoya, Kobe và Yokohama. Tuy cuộc oanh tạc của trung tá Doolittle không gây được tổn thất đáng kể, nhưng đối với Yamamoto thì đó là một sự sỉ nhục và ông càng tin rằng cần phải đánh hạ các hàng không mẫu hạm của Mỹ, và phải tiến hành chiến dịch chiếm đảo Midway.
Các đô đốc Nagumo và Kondo của Nhật đều khẩn cầu xin hoãn lại cuộc hành quân Midway, vì lực lượng của họ đã quá mệt mỏi, cần phải được bồi dưỡng. Cả hai hạm đội đã liên tục hành quân từ tháng giêng: Kondo hành quân tại Ðông Ấn và Phi Luật Tân, còn Nagumo thì tham dự các trận đánh tại các quần đảo Solomons, Darwin, và cả hai đã liên kết đánh bại hải quân Anh tại Ấn Ðộ Dương.
Những cuộc oanh tạc của Doolittle đã khiến Yamamoto quyết tâm tiến hành đúng theo kế hoạch đã ấn định trước. Nagumo thì cho rằng không cần thiết phải mở cuộc hành quân Midway ngay, và Kondo thì phản đối kế hoạch đánh chiếm đảo Midway. Yamamoto vẫn cương quyết phải ra quân ngay. Cuộc thất bại tại Biển San Hô không làm Yamamoto nao núng, bởi vì hải quân Nhật vẫn còn bốn mẫu hạm lớn. Nagumo và Kondo được lệnh phải sẵn sàng đưa hạm đội ra khơi vào cuối tháng năm.
Vì tình báo Mỹ đọc được mật mã của hải quân Nhật, nên phía Mỹ đánh hơi biết hải quân Nhật đang sửa soạn cho một trận đánh lớn. Tất cả những tin tức đánh đi từ các bộ tư lệnh hải quân Nhật và các hạm đội đã được người Mỹ đọc và tìm hiểu cặn kẽ. Tuy nhiên mục tiêu của trận tấn công vẫn là một bí mật, vì người Nhật không gọi đích danh Midway, mà dùng mật hiệu AF thay thế. Ðô đốc Nimitz đoán rằng Midway sẽ là mục tiêu của hải quân Nhật trong khi tướng MacArthur và đô đốc King tin đó là quần đảo Solomons. Các tư lệnh Mỹ cần phải có bằng chứng rõ ràng về mục tiêu của Nhật để đồng ý một kế hoạch phản công. Nimitz làm một cuộc trắc nghiệm bằng cách ra lệnh cho Midway phải loan tin trên đài phát thanh rằng hệ thống lọc nước tại Midway đã bị hư. Hai ngày sau, Mỹ bắt được một tín hiệu của hải quân Nhật, báo tin có một sự thiếu nước ngọt tại AF. Như vậy bộ tư lệnh Mỹ đã biết trước được cuộc tấn công của hải quân Nhật vào Midway, và ngay từ đầu, đã nắm thế chủ động.
Yamamoto soạn thảo một kế hoạch tấn công rất tinh vi, tung các hạm đội ra các vị trí tản mát, nhưng sẽ phải tới các địa điểm chỉ định thật đúng kế hoạch ấn định. Các mẫu hạm của Nagumo sẽ oanh tạc đảo Midway trước khi đổ bộ. Yamamoto sẽ hỗ trợ cho Nagumo từ đằng xa. Hạm đội của Kondo có một nhiệm vụ phức tạp hơn: ngay sau khi rời Nhật Bản, hạm đội của Kondo sẽ phải bắt tay với các lực lượng bổ túc từ các đảo Guam và Saipan. Khi hạm đội của Kondo tiến gần tới mục tiêu, lực lượng tuần dương hạm của đô đốc Kurita sẽ được tách ra để hỗ trợ cho cuộc đổ bộ.
Dù đã có được bằng chứng rõ ràng hải quân Nhật sẽ tấn công Midway, nhiều tư lệnh Mỹ vẫn không chịu tin như vậy. Họ cho rằng hải quân Nhật đang đánh một đòn nghi binh để lừa hải quân Mỹ tiến về Midway trong khi mục tiêu thực sẽ là nơi khác. Tuy nhiên đô đốc Nimitz không còn nhiều thì giờ nữa, và nhất quyết bố trí lực lượng Mỹ đương đầu với hải quân Nhật tại Midway. Phía Mỹ không được phép sai lầm. Nếu lực lượng Mỹ trải ra để bảo vệ tất cả những nơi có thể là mục tiêu của hải quân Nhật thì sẽ không có một lực lượng đơn độc nào đủ sức chống lại hải quân Nhật. Nimitz đành phải chọn lá bài Midway.
Lúc đó sức mạnh chính của hạm đội Mỹ là ba mẫu hạm Enterprise, Yorktown và Hornet. Nhưng chiếc Yorktown còn cần phải sửa chữa sau trận đánh Biển San Hô. Trong khi đó tình báo Mỹ đọc mật mã của Nhật còn biết Nhật cũng có kế hoạch đánh cả quần đảo Aleutians nữa. Nimitz liền phái đô đốc Theobold bảo vệ Aleutians. Nhờ đọc được mật mã của hải quân Nhật, Nimitz đã có thể đặt ra một kế hoạch phòng vệ khi được biết ngày 3-6 hải quân Nhật sẽ tấn công Aleutians và ngày 4-6 sẽ tấn công Midway. Nimitz nhận định rằng lực lượng bốn mẫu hạm của Nagumo là lực lượng chính yếu. Nếu loại được bốn mẫu hạm này thì kế hoạch tấn công của hải quân Nhật sẽ thất bại ngay.
Ngày 27-5, các đô đốc Nagumo, Kondo, Hosogaya và Tanaka bắt đầu ra khơi. Ngày hôm sau Yamamoto thống lĩnh một lực lượng theo sau Nagumo khoảng 600 dặm để hỗ trợ cho Nagumo. Kể từ đó các đơn vị không còn liên lạc với nhau nữa, vì Yamamoto ra lệnh máy truyền tin phải hoàn toàn im lặng. Ðể có thể biết được ngay hoạt động của hải quân Mỹ, Yamamoto có hai kế hoạch. Kế hoạch thứ nhất gồm có một thủy phi cơ nằm tại French Frigate Schoals và hàng ngày dò thám bên trên không phận Trân Châu Cảng. Kế hoạch thứ hai thiết lập một (lúc?) hai hàng tiềm thủy đỉnh, một tại nơi thủy phi cơ hoạt động và một tại địa điểm giữa Midway và Hawaii, đúng ngay trên đường tiến quân của hải quân Mỹ.
Kế hoạch của Yamamoto thực là khôn ngoan, nhưng đã có những trục trặc khi thi hành. Khi tiềm thủy đỉnh Nhật tới French Frigate Schoals, thì tiềm thủy đỉnh này thấy cả khu vực đang được thủy phi cơ Mỹ tuần thám. Tiềm thủy đỉnh Nhật liền báo cáo về bộ tư lệnh đừng phái thủy phi cơ tới nữa. Như vậy kế hoạch thứ nhất của Yamamoto bị hủy bỏ. Ðội tiềm thủy đỉnh thứ hai tiến tới vị trí nằm giữa Hawaii và Midway hơi trễ. Ngày 2-6 tiềm thủy đỉnh tới địa điểm chỉ định thì mẫu hạm Yorktown của Mỹ đã tiến qua địa điểm đó để tới Midway từ vài ngày trước rồi.
Tuy nhiên ngày hôm sau, trên chiến hạm của Yamamoto, chuyên viên Nhật bắt được nhiều tín hiệu của hải quân Mỹ, và Yamamoto biết rằng lực lượng hải quân Mỹ đã ra khơi, tuy nhiên Yamamoto không thông báo cho Nagumo biết rằng địch quân đang hiện diện trong vùng. Yamamoto nghĩ rằng Nagumo chắc cũng biết như vậy. Không may các máy truyền tin của hạm đội Nagumo không mạnh bằng máy truyền tin của Yamamoto, nên Nagumo hoàn toàn không biết gì về sự xuất hiện của hạm đội Mỹ.
Sau những sửa soạn cuối cùng, đô đốc Nimitz ngồi chờ sự động tĩnh của hải quân Nhật tại tổng hành dinh Trân Châu Cảng, và liên lạc trực tiếp với các tư lệnh hải và không quân Mỹ tại khắp Thái Bình Dương. Trong lúc đó Yamamoto xuất trận cùng với quân của mình và hoàn toàn cắt đứt liên lạc với các hạm đội khác của Nhật. Ðó là hai phong thái chỉ huy khác hẳn nhau giữa hai đối thủ tại Thái Bình Dương.
Suốt đêm 2-6, hạm đội của Nagumo vẫn tiến trong sương mù dầy đặc. Chính nhờ sương mù, Nagumo đã có thể tiến gần mục tiêu mà không bị địch khám phá. Vì gần tới mục tiêu, Nagumo định ra lệnh chuyển hướng. Sáng sớm ngày 3-6, sương mù vẫn còn dầy đặc nên không thể ra lệnh chuyển hướng bằng cờ được. Nagumo quyết định dùng máy truyền tin ở tần số thấp, báo hiệu cho các chiến hạm thay đổi hường. May mắn cho Nagumo, chiến hạm tư lệnh Yamamoto bắt được tín hiệu của Nagumo, trong khi hạm đội Mỹ ở gần mà không biết gì.
Cũng ngày hôm đó, lực lượng của các đô đốc Fletcher và Spruance tới phía đông bắc của Midway. Lợi điểm của Fletcher là biết được địch quân đang ở trong vùng, trong khi Nagumo vẫn không biết được sự hiện diện của hạm đội địch. Fletcher và Spruance quyết định hoạt động độc lập với nhau, và cả hai hạm đội tiến tới một vị trí cách Midway 200 dặm. Fletcher nghĩ rằng hạm đội Nhật sẽ tới Midway từ phía tây hoặc tây bắc, và như vậy các hạm đội Mỹ bố trí tại một nơi lý tưởng nhất để chờ hạm đội địch.
Khoảng 6 giờ sáng ngày 3-6, phi cơ tuần tiễu của Mỹ trông thấy lực lượng đổ bộ của Tanaka tại một địa điểm 600 dặm về phía nam Midway và đang tiến từ từ về phía đông. Tanaka lập tức báo cho Yamamoto biết đã bị địch quân phát hiện. Tuy nhiên Yamamoto không báo cho Nagumo biết tin của Tanaka, vì tưởng rằng Nagumo cũng đã nhận được tin đó rồi. Nhưng Nagumo vẫn không biết gì, và đang tiến quân như một người mù lâm trận mà không biết rằng hạm đội Mỹ đang chờ đợi mình.
Vì đã bị bại lộ nên đô đốc Tanaka biết rằng sớm muộn cũng sẽ trở thành mục tiêu của không quân Mỹ. Ngay chiều tối hôm đó, một đoàn B-17 của không lực Mỹ tiến tới, nhưng Tanaka đã khéo léo điều động các chiến hạm tránh thoát được các đợt oanh tạc của đoàn B-17. Tanaka biết rằng không lực Mỹ sẽ trở lại tấn công lực lượng đổ bộ của mình bằng mọi giá. Từ trước Tanaka vẫn phản đối chiến dịch Midway. Ðêm đó Tanaka càng bi quan hơn, và trải qua một đêm trằn trọc lo lắng trên chiến hạm Jintsu.
Hai hạm đội đối địch nhau đang lần mò tìm nhau mà không biết được vị trí đích xác của nhau. Nagumo có vẻ lạc quan vì không biết những gì đang xảy ra chung quanh. Nagumo tưởng hạm đội Mỹ vẫn còn ở Hawaii. Ðô đốc Fletcher của Mỹ thì biết chắc rằng hạm đội Nhật đang tiến lại gần, và biết rõ chiến trường và số chiến hạm của địch, nhờ những tin tình báo chính xác của Mỹ. Tuy nhiên Fletcher vẫn chưa định được vị trí của hạm đội Nhật.
Vào lúc 4 giờ sáng ngày 4-6, bốn mẫu hạm Nhật, Akagi, Kaga, Soryu và Hiryu, bắt đầu phóng các phi cơ dò thám để thăm dò tình hình. Vào đúng 4:45, Nagumo tung ra đợt tấn công đảo Midway đầu tiên, gồm có 36 oanh tạc cơ. Hai mẫu hạm của đô đốc Yamaguchi cũng nhập cuộc với 36 oanh tạc cơ nữa. Mỗi mẫu hạm phái thêm 9 chiến đấu cơ Zero để hộ vệ các oanh tạc cơ. Ðứng trên phòng quan sát, Nagumo có vẻ rất tin tưởng. Nagumo tin rằng mẫu hạm địch chỉ tới nơi khi cuộc đổ bộ của Nhật đã hoàn tất. Lúc đó Nagumo sẽ ở thế thượng phong đối với hải quân Mỹ. Khi các oanh tạc cơ Nhật tiến tới gần Midway thì bị một phi cơ tuần tiễu của Mỹ khám phá. Phi công Mỹ liền báo động về Midway. Lập tức các phi cơ Mỹ tại Midway cất cánh bay lên trước khi phi cơ Nhật tới. Các phi cơ Nhật trút bom xuống các cơ sở quân sự tại Midway, đặc biệt là căn cứ không quân. Nhưng các phi cơ Mỹ, mục tiêu chính yếu của cuộc tấn công, đã thoát hiểm. Sau ba mươi phút tấn công, các phi cơ Nhật đã tàn phá Midway nặng nề. Viên tự lệnh không đoàn tấn công của Nhật thất vọng không triệt hạ được một phi cơ địch nào, và đánh điện yêu cầu phải tấn công một đợt nữa.
Nagumo do dự không biết có nên tấn công một đợt nữa không. Sự do dự và thay đổi ý kiến của Nagumo là một thất bại sinh tử của hạm đội Nhật. Trong lúc đó các phi cơ Mỹ từ Midway ào ào tới tấn công hạm đội Nhật. Nhờ sự điều động tài tình của các hạm trưởng Nhật, không một trái bom nào của Mỹ trúng đích. Trong lúc đó các phi cơ tuần thám của Nhật vẫn chưa phát hiện ra mẫu hạm của Mỹ.
Ngày hôm sau các đô đốc Spruance và Fletcher tin tưởng là một ngày của họ. Mặt trời đỏ rực từ cuối chân trời báo hiệu một ngày lý tưởng cho các phi công Mỹ. Vào lúc 5:34, một phi cơ tuần thám trên đảo Midway trông thấy các mẫu hạm Nhật, nhưng không xác định được vị trí của các mẫu hạm này. Mười một phút sau, cũng chiếc phi cơ tuần thám này báo cáo một đoàn phi cơ Nhật đang tiến về đảo Midway, nhưng vẫn chưa xác định được vị trí của các mẫu hạm Nhật. Spruance rất nóng ruột, mong muốn tấn công hạm đội Nhật trước khi phi công Nhật có thể mở một cuộc tấn công đợt hai. Cuối cùng đúng 6 giờ sáng, phi cơ tuần thám của Mỹ báo cáo hai mẫu hạm Nhật và một số chiến hạm đang tiến tới Midway, khoảng 180 dặm về hướng tây bắc đảo Midway.
Spruance ra lệnh cho các oanh tạc cơ sẵn sàng cất cánh. Spruance yêu cầu các mẫu hạm Enterprise và Hornet liên kết tấn công. Khi tìm thấy hạm đội Nhật thì các phi cơ Mỹ của các mẫu hạm Mỹ sẽ tấn công một cách độc lập. Ðúng lúc đó Spruance nhận được báo cáo phi cơ tuần tiễu của Nhật xuất hiện ở chân trời. Spruance quyết định phải bắt đầu cuộc tấn công ngay lập tức, nếu không sẽ bị phi cơ địch ra tay trước. Một giờ sau đó, Fletcher cũng tung ra một đợt tấn công thứ hai từ mẫu hạm Yorktown.
Khoảng 8:30 thì các phi cơ Nhật tấn công Midway trở về. Vì Nagumo thay đổi mệnh lệnh nhiều quá nên có sự bừa bộn các loại vũ khí khác nhau trên mẫu hạm, và gây chậm trễ cho việc trang bị hỏa lực cho phi cơ Nhật. Trong lúc mẫu hạm Nhật vẫn tiến tới thì một phi đội 15 phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ bay tới, và sửa soạn tấn công hạm đội Nhật, nhưng bị các chiến đấu cơ Zero của Nhật bắn hạ. Trong số 45 phi công và phi hành đoàn của Mỹ, chỉ một người sống sót.
Ngay sau đó một phi đội phóng thủy lôi từ mẫu hạm Enterprise tiến tới và nhắm hai mẫu hạm Kaga và Akagi. Tuy nhiên toán phi cơ phóng thủy lôi thứ hai cũng chịu chung một số phận như phi đội trước của Mỹ. Hầu hết các phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ bị các chiến đấu cơ Zero bắn hạ trước khi tập hợp thành đội hình để tấn công. Ðến đây thì Nagumo lo lắng lắm. Các phi cơ của Nhật trên các mẫu hạm vẫn chưa được trang bị xong hỏa lực và tiếp tế nhiên liệu, vì có sự hỗn loạn do các lệnh trái ngược nhau. Ðến 10 giờ thì một phi đội phi cơ phóng thủy lôi thứ ba từ mẫu hạm Yorktown bay tới. Một lần nữa, các phi cơ của Mỹ lại phải trả một giá rất đắt. Các chiến đấu cơ Zero của Nhật tỏa ra rất thấp để chặn đánh những phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ.
Tuy nhiên các hy sinh của ba toán phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ không phải là vô ích. Vì phi cơ Zero của Nhật chỉ mải lo chống đỡ các phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ nên không còn phi cơ Zero nào chặn đánh những phi cơ ném bom khác của Mỹ. Khi các oanh tạc cơ từ mẫu hạm Yorktown tiến tới thì không phận của các mẫu hạm Nhật bị bỏ ngỏ, và các chiến đấu cơ Zero của Nhật còn mải mê tìm kiếm các phi cơ phóng thủy lôi của Mỹ. Các oanh tạc cơ Mỹ nhào xuống ba mẫu hạm Kaga, Akagi và Soryu. Trong vài phút, cả ba mẫu hạm bốc cháy. Chiếc Kaga lãnh bốn trái bom và bị loại ngay khỏi vòng chiến. Chiếc Soryu biến thành một biển lửa. Mẫu hạm Akagi là soái hạm của Nagumo. Chiếc Akagi bị trúng hai trái bom ngay từ đầu, nhưng cú đánh chí tử là trái bom thứ ba trúng ngay đống thủy lôi còn đang nằm ngổn ngang trên sàn bay.
Chỉ trong có mấy phút, hạm đội hùng mạnh của Nhật bị đánh gục và chỉ một mẫu hạm Hiryu trốn thoát được nhờ một trận mưa rào che khuất. Nagumo hoàn toàn tuyệt vọng, và định chết theo mẫu hạm Akagi. Nhưng các sĩ quan thuyết phục Nagumo còn có phận sự quan trọng hơn: lãnh đạo phần hạm đội còn sống sót. Cuối cùng Nagumo đồng ý chuyển sang tuần dương hạm Nagara.
Trên chiếc mẫu hạm Enterprise, đô đốc Spruance lo lắng mong đợi tin chiến trường. Rồi từng đoàn oanh tạc cơ trở về, và Spruance biết được kết quả của một cuộc chiến thắng ngoạn mục, đánh chìm được ba mẫu hạm Nhật. Tuy nhiên hạm đội Nhật vẫn còn khả năng tấn công. Mẫu hạm Hiryu của đô đốc Yamaguchi còn nguyên vẹn và đúng 10:55, Yamaguchi tung ra một đợt tấn công đã sẵn sàng từ lâu. Một giờ sau các phi cơ Nhật tìm thấy mẫu hạm Yorktown của Mỹ. Spruance đang kiểm điểm tin tức của các phi công trở về trên chiếc Enterprise thì được tin chiếc Yorktown đang bị tấn công. Cả hai chiếc Enterprise và Hornet không sẵn sàng can thiệp hỗ trợ và chỉ biết nhìn mẫu hạm Yorktown bùng cháy.
Yamaguchi tung ra một đợt tấn công thứ hai nữa, tìm kiếm mẫu hạm khác của Mỹ. Ðoàn phi cơ thứ hai lại đến tấn công chiếc Yorktown một lần nữa. Yamaguchi tràn trề hy vọng vì các phi công đợt thứ hai báo cáo họ tấn công một mẫu hạm khác, chứ không phải cùng một chiếc Yorktown đã bị tấn công từ trước. Yamaguchi tưởng rằng đã hạ được hai mẫu hạm Mỹ, và như thế trận chiến kể như ngang ngửa. Ðúng 4 giờ chiều, đô đốc Spruance ra lệnh cho phi cơ của hai mẫu hạm Mỹ đi lùng triệt hạ mẫu hạm còn lại của Nhật.
Ðô đốc Tanaka nhận được báo cáo về sự tan rã của lực lượng mẫu hạm dưới quyền chỉ huy của Nagumo. Tanaka cũng nhận được lệnh phải tiến hành cuộc tấn công với lực lượng khu trục hạm của mình. Viên đô đốc này giận dữ đến cực điểm. Nếu hải quân Mỹ có sức mạnh hủy diệt được lực lượng hùng hậu của Nagumo thì lực lượng khu trục hạm của Tanaka làm sao có hy vọng hoàn thành được nhiệm vụ. Trong lúc đó Spruance quyết định phải diệt cho bằng được mẫu hạm cuối cùng của Nhật. Phi cơ tuần thám của Mỹ bủa ra khắp nơi để săn lùng chiếc Hiryu.
Trên chiếc Hiryu, đô đốc Yamaguchi quyết định mở một cuộc tấn công nữa. Số phi cơ còn lại của Yamaguchi không nhiều lắm, nhưng ông vẫn nhất định hy sinh các phi cơ này để đạt chiến thắng. Tất cả phi cơ đang được chuẩn bị sẵn sàng, chờ đợi khi nào tìm thấy được mẫu hạm của Mỹ sẽ cất cánh. Nhưng trước khi các phi cơ của mẫu hạm Hiryu sẵn sàng cất cánh thì phi cơ của Mỹ đã tới. Mẫu hạm Hiryu lãnh liên tiếp bốn trái bom và mẫu hạm chìm xuống một biển lửa, và mộng chiến thắng của Yamaguchi cũng tan thành mây khói. Yamaguchi can trường ở lại chết theo mẫu hạm Hiryu. Ông nhắn nhủ các thủy thủ còn ở lại:
"Với tư cách là sĩ quan chỉ huy mẫu hạm này, chỉ mình tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về hai mẫu hạm Hiryu và Soryu. Tôi sẽ ở lại với mẫu hạm này cho tới cùng. Tôi ra lệnh cho các bạn phải rời khỏi mẫu hạm và tiếp tục phụng sự Nhật Hoàng một cách trung thành."
Ngay khi nhận được tin mẫu hạm Hiryu bị mất, đô đốc Yamamoto vẫn tiếp tục cuộc tấn công. Nhưng cuối cùng ông nhận rõ tình thế tuyệt vọng, và đúng 3 giờ sáng ngày hôm sau, ông ra lệnh rút lui. Ðô đốc Spruance quyết định đuổi theo hủy diệt hạm đội địch đang tháo chạy. Nhưng cuối cùng Spruance phải bãi bỏ cuộc truy kích. Nhiều người chỉ trích Spruance đã chấm dứt việc truy kích lực lượng rút lui của Nhật, nhưng quyết định của Spruance thật ra rất khôn ngoan, vì đô đốc Yamamoto vẫn còn một lực lượng khá hùng mạnh, có thể lừa Spruance vào bẫy, và đảo ngược được chiến thắng của Mỹ.
Ðô đốc Nagumo đứng trên chiến hạm Nagara, im lặng nhìn hạm đội mẫu hạm hùng mạnh của mình chìm dần. Kết quả chiến dịch Midway thực là thê thảm cho hải quân Nhật. Xương sống của hải quân Nhật đã bị đánh gẫy. Không phải chỉ có bốn mẫu hạm vô giá mất đi, mà còn mất theo rất nhiều phi công thiện chiến nhiều kinh nghiệm chiến đấu. Ðây là những mất mát không thể nào thay thế được.
Các chuyên gia hải quân gọi trận thủy chiến Midway là một khúc rẽ của toàn thể cuộc chiến tại Thái Bình Dương. Các lực lượng mẫu hạm đáng sợ của Nhật Bản không còn tự do vẫy vùng tại Thái Bình Dương, tạo ra những chết chóc và những tàn phá kinh hồn nữa. Hải quân Nhật không có khả năng phục hồi lại sau thất bại chí tử này.
Ai có lỗi trong trận thủy chiến Midway? Chắc chắn đô đốc Nagumo phải gánh chịu phần lớn trách nhiệm. Sự lưỡng lự của Nagumo vào giờ phút nghiêm trọng nhất là yếu tố chính đưa tới thất trận ngày 4-6-1942. Tuy nhiên vẫn có những yếu tố giảm khinh.
Nagumo tiến tới Midway mà không biết gì đang xảy ra chung quanh, như một người mù. Hạm đội của Nagumo không nhận được một báo cáo nào về sự hiện diện của hạm đội Mỹ. Ðúng ra sự thiếu thốn tin tức tình báo đã cho Nagumo cái cảm tưởng rằng không có hạm đội Mỹ tại Midway. Chính vì thế Nagumo không biết được rằng toàn bộ kế hoạch tấn công Midway đã bị tiết lộ, và ông thản nhiên tiến vào một số phận đang chờ đợi ông.
Một yếu tố quan trọng khác đưa tới kết quả của trận đánh là sự phân chia của hạm đội Nhật. Dĩ nhiên Nagumo không có quyền gì trong việc này. Yamamoto có một hạm đội hùng mạnh thì đứng xa trận chiến tới 600 dặm. Bốn mẫu hạm nhỏ khác được phân tán cho các lực lượng tấn công ở những nơi khác. Nếu bốn mẫu hạm nhỏ này trực thuộc Nagumo thành một lực lượng xung kích mạnh mẽ thì cán cân chiến thắng có thể nghiêng về phía khác.
Trận thủy chiến Midway quả thực là một chiến thắng vô cùng to lớn và quan trọng cho hải quân Mỹ. Từ trận đánh này, người Mỹ bắt đầu hứng khởi tin tưởng có thể ngăn chặn được sự bành trướng của Nhật Bản tại mặt đông, và có thể phục hồi lại được sức mạnh của hải quân Mỹ tại Thái Bình Dương. Chiến thắng Midway cũng loại bỏ được mối đe dọa của Nhật vào Hawaii và bờ biển phía tây của Hoa Kỳ. Trận thủy chiến Midway chính là một khúc quanh quan trọng của đệ nhị thế chiến.