四艘航母沉没后，山本做好中途岛夜战准备，又被美军炸沉一艘重巡

1942年初，日本已制定了完备的进攻中途岛的作战方案，不日便将开拔向中途岛杀去，而尼米兹所率的美国太平洋舰队则在占据了绝对的情报优势下，决定见招拆招，尼米兹上将再把破译的电文和各种情报汇总一起后，正确地判断出日本的进攻目标是中途岛和阿留申群岛，且核心的战略目标为中途岛，于是决定其中全部作战力量保卫中途岛，下令加强中途岛的防卫力量，太平洋的空军部队火速前往中途岛，分散在太平洋上的潜艇全部集中到中途岛周围，在南太平洋航行的航空母舰企业号和大黄蜂号立即返航，加紧修理遭到重创的约克城号，必须在战斗前恢复战斗力。

由于掌握了日军具体的作战计划，尼米兹还特地的为日军准备了一份大礼，用回归珍珠港的两只独立舰队迎战庞大的日本舰队，斯普鲁恩斯少将指挥的第十六特混舰队，拥有企业号和大黄蜂号航空母舰，6艘巡洋舰和9艘驱逐舰，弗莱彻少将指挥的第十七特混舰队，拥有恢复了战斗力的约克城号航空母舰，2艘重巡洋舰和5艘驱逐舰，他们分别于5月28日和30日驶离珍珠港，奉命在6月2日傍晚在距离中途岛约300海里的东北洋面上会合，列阵伏击南云的航空母舰，同时以中途岛为基地的水上飞机也紧张的展开半径为700海里的严密警戒网，日夜巡逻搜索。
同样日本方面也并未放弃收集美军的信息。
5月18日，日军的水上侦察机在索罗门群岛东面发现了哈尔西中将的航空母舰，却没能给予重视。此外为了能更早的发现从夏威夷出击赶往中途岛的美军特遣舰队，日军决定在6月1日前用11艘潜艇在夏威夷北侧和南侧设置两条散开警戒线来监视地方动态，但这条警戒线直到6月3日才彻底完成，而美军舰队却在6月2日就已穿过日军的南侧警戒，正好打了个时间差。
5月27日，南云忠一的特遣舰队和登陆部队先行出发，两天后山本五十六率主力舰队也全部出动，是向东太平洋的攻击位置。尽管行动前已经严令保持无线电寂寞，但天有不测风云，舰队起航后不久，日方无线电接听到靠近封号海峡和塞班岛海面的美军潜艇不断发送电报，接着从威克岛起飞的侦察机也报告在中途岛附近的美侦察机和潜艇活动异常频繁。此外，由于迷雾有两艘战舰害怕发生碰撞，启用了无线电通信，结果其行踪被美军发现。