★美军的充分准备和早期发现日军来袭的机群，大大降低了日军空袭的效果，因此日军对中途岛的空袭没有达到预定目标。友永的机群在霞光映红的天空中逐渐远去。
★弗莱彻少将向“企业”号航空母舰上的斯普鲁恩斯少将发去电报，命令第16特混编队首先向敌舰队发起空袭，第17特混编队随后跟上。
★几秒钟内，炽烈的大火从舱内腾起，四下蔓延，吞没了飞行甲板上的飞机。船尾的舵机也失灵了。这艘几分钟前还威风凛凛的大型航空母舰，如今在大海上绝望地颠簸摇晃，把燃烧着的飞机从甲板上抛进沸腾的大海。
★根据飞行员的报告，山口海军少将断定，这艘航空母舰至少中了2颗250公斤炸弹，所受重伤足以致命。日军并不知道，“约克城”号很快又以19节的航速行驶了。
1.空中之战的高潮，日军需要“第二波进攻”
日本对美国太平洋主要基地珍珠港发动了突然袭击，致使美国陆海军及其航空力量损失惨重。但是令日本海军深感不安的是，美太平洋舰队的3艘航空母舰，全部未受损失。
于是，日本联合舰队司令山本五十六大将，坚持要打中途岛大战，企图一举围歼对方的海空力量。于是军事史上一场以航母和空中力量决定胜负的最大战役打响了。
到了1942年4月，日本侵略者已在中国大陆和太平洋占领了大片地区，掠夺了数不清的财富和自然资源，包括东南亚丰富的石油，这为他们进行更大规模的海陆征战创造了条件。
在日本领导人物中，至少有一个人没有沉溺在独霸天下的幻想里，此人便是日本帝国海军联合舰队司令山本五十六大将。偷袭珍珠港的胜利，虽然是他的杰作，但他并没有被一时的胜利冲昏头脑。因为他对美国和美国人的了解比其它日本人要多得多。
山本五十六曾在美国的一系列经历，使他看到美国巨大的生产能力，他了解一旦这个国家完全纳入战争轨道，日本就很少有获胜的希望。所以他希望在这种情形出现之前就迅速结束太平洋战争。
美国海军上将尼米兹在珍珠港事变后临危受命，接任太平洋舰队的司令。鉴于该舰队在珍珠港被炸得支离破碎，几个月来他一直避免和山本强大的舰队正面交锋。因此，山本首先得引诱美国人出战。他坚信，进攻位于珍珠港西北的美军中途岛基地，将能实现这一诱敌计划。
1942年6月4日凌晨，“赤城”号航空母舰上的扩音器突然响了起来，进攻的时刻到了。
当黎明的一抹曙光出现在海天之际时，日本4艘航空母舰上的探照灯都已经打开，照亮了宽敞的飞行甲板。这4艘航空母舰上配备的飞机数量分别是：“赤城”号上54架，“加贺”号上63架，“飞龙”号上54架，“苍龙”号上56架。此刻这4艘航空母舰位于中途岛西北240海里，正迎着风全速行驶，为舰载机起飞作准备。
4：30分，日军下达了进攻的命令，第一架“零”式战斗机随后起飞。
第一攻击波刚刚起飞完毕，南云中将立刻命令第二攻击波作好出击准备。与此同时，南云突击舰队的7架川崎H8K水上侦察机，受命前往东面和南面搜索美国航空母舰。其中5架侦察机顺利起飞走了，但是重巡洋舰“利根”号上的两架侦察机，却因为弹射器发生故障，起飞时间耽误了半个小时。这一耽误，给日本舰队以后带来了意想不到的厄运。
中途岛此时已有准备，正严阵以待南云的第一批突击飞机。
美国海军太平洋舰队司令尼米兹上将在了解到日军即将进攻中途岛的意图后，往这个如同弹丸大的小岛上调集了大批飞机，包括侦察机、俯冲轰炸机、水平轰炸机、战斗机和鱼雷攻击机。其中具体有：
PBY-5A“卡特莱纳”水上侦察机32架；
F4F-3“野猫”战斗机6架；
F2A-3“水牛”战斗机20架；
B-17“飞行堡垒”轰炸机4架；
B-26“劫掠者”轰炸机4架；
SBD-3“无畏”俯冲轰炸机16架；
SB2U“守护者”俯冲轰炸机11架；
TBF-1“复仇者”鱼雷攻击机6架。
于是，在5时45分，美军巡逻飞机发现来袭的日机，立即用明码向中途岛报告。很快，中途岛上的雷达发现了来袭的日军机群。当战斗警报被拉响时，尼米兹命令岛上的所有飞机立即起飞。他用战斗机迎击敌机群，轰炸机和鱼雷攻击机全部飞往海上去寻歼日军舰队。
一场空中较量开始了。当中途岛上的所有飞机刚刚起飞完毕，美国战斗机就和日本飞机遭遇上了。
日本护航的“零”式战斗机队，在美国飞机还没来得及冲入日本的轰炸机群时，就首先和他们干了起来。双方的飞机俯冲，跃升，相互紧咬追逐。日本的战斗机不但在数量上超过迎击的美国飞机，而且在性能上也比对手优越。
由三菱公司生产的A6M2“零”式战斗机，虽然只装一台950马力的发动机，但是由于机体轻巧，最大高空时速可达534公里，海平面可达454公里；机上装两挺7.7毫米机枪和两门20毫米机炮。
由格鲁门公司生产的F4F-3“野猫”战斗机，装一台1200马力发动机，最大高空时速515公里，海平面时速441公里，装6挺12.7毫米机枪。
由布鲁斯特公司生产的F2A-3“水牛”式战斗机，性能则更差一些。它装一台950马力的发动机，高空最大时速517公里，只有4挺12.7毫米机枪。
途中空战的结果，美机被击落16架，有4架因伤在海上迫降，还有4架被击伤。日军只损失2架战斗机。轰炸机和攻击机顺利飞临中途岛。
没有了美国飞机的拦截，日本攻击机群直扑中途岛。轰炸机冒着猛烈的高射炮火频频俯冲，肆意轰炸了20分钟，炸中了岛上建筑物、油库和一个海上飞机库。可是日本轰炸机想要在中途岛消灭对方航空力量的企图却落空了。它们所能找到的轰炸目标，不过是空的飞行跑道和几座空机库，岛上所有的飞机都已飞上了高空。
★布鲁克斯少尉惊险的激战
在中途岛上空的激战中，历经最多惊险的要数威廉·V·布鲁克斯少尉了。
那天早晨，他所在的小组把两架日机打得起火后，布鲁克斯和威廉·E·桑多瓦尔少尉两人又冲到日军轰炸机编队的右侧。在击中了1架日机后，两架日本“零”式机立刻向布鲁克斯猛扑过来。布鲁克斯匆忙飞向第6营的高炮群上空寻求掩护，两架敌机果然被美军高射炮火赶跑。但是，此时布鲁克斯的飞机已经中了很多枪弹，机翼、仪表和座舱弹洞累累。
这时，布鲁克斯看见东边有两架飞机在格斗，就赶忙飞过去，想助患难中的伙伴一臂之力。可当他飞近时，却发现两架飞机一齐向他扑来，他大惊失色。原来，那两架飞机都是日机，布鲁克斯在逆着阳光的情况下看花了眼。它们假装格斗，以诱使美机上当。
布鲁克斯心知无力与日机抗衡，只好开足马力，向中途岛飞去。在被日机追逐的过程中，他的飞机又挨了不少子弹。他一边逃跑，一边躲避敌机的子弹。突然，又有两架敌机从正面向他冲过来，他避开了其中一架，并勇敢地向另一架开了火，这架“零”式机受伤后赶忙向北方逃去。
当布鲁克斯在机场上空盘旋而准备降落时，他看见一架“零”式机正在对付一架美军飞机。尽管此时他的4挺机枪已有3挺卡了壳，但他还是选择了再次飞过中途岛上空，以仅有的一挺机枪去战斗。可他没能及时赶到营救自己的战友脱险，亲眼看着那架被击中的美军飞机坠入了大海。
他心情沉痛的飞回中途岛降落。着陆后，在检查飞机受伤情况时，布鲁克斯发现自己的飞机上有72个子弹和炮弹的弹孔，他的左腿也受了轻伤。
在中途岛上空进行激烈空战的同时，岛上的地面守军也与空中的日军展开了一场生死搏斗。
按照日军空袭中途岛的计划，水平轰炸机首先到达中途岛上空，它们的任务之一就是压制美军的高炮火力，为俯冲轰炸机以及进行低空攻击的“零”式机扫清道路，然后再去轰炸机场和其他设施。“飞龙”号上的飞机集中袭击沙岛。“苍龙”号上的飞机分成两批，第1中队协同“飞龙”号上的飞机在沙岛上空作战，第2中队轰炸东岛。
6时30分。营指挥所通知所属部队：“目标进入我射程之内就开火。”
从新安装在沙岛上的雷达荧光屏上可以清楚地看出，敌轰炸机还在向中途岛逼近。日机越来越近，美军高炮部队严阵以待，做好了射击准备。
当第一批飞机进入高炮射程以内时，中途岛上的高射炮吐出一条条火舌，一发发高射炮弹在空中绽放出雾白色的“花朵”。此时，汤普森少尉发现炮弹似乎都在敌机机身稍后处爆炸，但他也看见一发炮弹直接命中目标。他抓起望远镜观察，看见这架飞机脱离编队，笔直坠落下去，日机飞行员没有来得及跳伞。日军大批攻击飞机已经临空，炸弹像雨点般倾泻而下。拉姆齐和赛马德纵身跳进了掩体。
战斗打响后，美军鱼雷艇上的人员密切搜索着空中，他们随时准备抢救被击落的美军飞行员，也打算有机会时俘获日军飞行员。这时，第二架日军飞机坠落，只见那架轰炸机轰然起火，溅落在礁湖之中，飞机上的炸弹掉在离飞机溅落处不远的地方，两者都差点落在鱼雷艇上。
日军水平轰炸机集中猛轰沙岛。美军战斗机先是全力以赴地对付日本机群中打头阵的水平轰炸机，接着又要拼死与日军的“零”式战斗机周旋。所以，当“赤城”号和“加贺”号上的俯冲轰炸机飞临中途岛上空时，美军战斗机无缘与其交手，没能伤到来袭者的一根毫毛。
日军飞机倾泻在东岛上的炸弹，全部落在二号跑道以北。有一颗炸弹落在靠近一号跑道东端的中央，把跑道炸开了一个大坑。
6时38分，一架俯冲轰炸机炸毁了发电站，从而使岛上的供电系统和一个蒸馏水厂陷于瘫痪。这是对东岛造成的最大破坏。水平轰炸机还炸毁了码头区和主要贮油区间的输油管路，从而使美军不得不靠人工为飞机加油。随后，陆战队的伙房也被炸弹击中。
沙岛的3个贮油罐被彻底炸毁。这些油罐的油整整烧了2天，滚滚的浓烟遮天蔽日，高射炮的火力发挥因为浓烟弥漫受到很大影响。禁闭室被炸平，海军洗衣房也挨了一颗炸弹，房内的衣物全部化为灰烬，害得拉姆齐只剩下了身上穿的衣服，这身衣服他一直穿到6月12日回珍珠港后被尼米兹召见时。
2架美军飞机与两架日军“零”式机在空中厮杀。由于“零”式战斗机性能好，美机显得有些招架不住，只好试图把它们引诱到高炮阵地上空，让地面火炮打它们。结果，一架美机栽了下来，另一架也危在旦夕。幸亏地面上的美军高炮突然一阵猛烈的射击，救了那架美机的性命。
日本飞行员对美国人毫不手软。帕克斯少校的飞机被击中后，在飞机坠落之前跳伞逃生。一架“零”式飞机看到后，立即飞过去用机枪扫射，帕克斯少校成为了空中的活靶子。许多美军官兵亲眼目睹帕克斯少校惨死的情景。
6时43分，南云收到友永的电报：“我们已完成任务，正在返航。”5分钟后，中途岛上的雷达站向营指挥所报告：“敌机群沿300度方位离去。”
领队的友永大尉在袭击结束后，驾机巡视了全岛。他虽然看到中途岛已经成了一片浓烟滚滚的火海，但是也发现岛上的飞机跑道并未被彻底摧毁。他认为有必要对中途岛实施第二波攻击。但此时他率领的第一攻击波飞机，弹药已尽，油料也所剩无几，只得返航。
这时已是太平洋中部时间早晨7时。友永大尉从飞机上向南云舰队发出电报：“突击机群返航，有必要进行再次袭击。”
7时15分，赛马德发出解除空袭的警报，召回飞机并与参谋人员一起统计损失情况，研究下一步对策。
然而，发出电文后返回的美军战斗机少得可怜，26名飞行员中有14名在点名时永远不会答“到”了，另外还有几个人受了伤。能继续进行作战的战斗机只剩下了两架。中途岛的美军战斗机基本上全军覆没。
美军共击落日机10余架，击伤30余架。中途岛上受到的破坏和损失比预想的要小，全岛有20多人死亡，飞机跑道只受到轻微的破坏。
美军的充分准备和早期发现日军来袭的机群，大大降低了日军空袭的效果，因此日军对中途岛的空袭没有达到预定目标。友永的机群在霞光映红的天空中逐渐远去。
在友永的第一攻击波于4时30分起飞后，南云忠一命令立即把航空母舰机库内的飞机一架架提到飞行甲板上。这些飞机一共有103架。分别为：36架“九九”式俯冲轰炸机（“飞龙”号和“苍龙”号各18架），43架“九七”式水平轰炸机（“赤城”号17架，“加贺”号26架），24架“零”式战斗机。俯冲轰炸机每机携带1颗250公斤炸弹，水平轰炸机每机携带1枚鱼雷。飞机上携带的弹药，是专门对付军舰的。南云准备用这些飞机来对付美军的特混舰队。
大约6时40左右，南云正好收到了友永发来的“有必要进行再次袭击”的电报。于是，南云决定飞机更换弹药，准备再次空袭中途岛。这就是说，“赤城”号和“加贺”号上已经装好鱼雷的水平轰炸机必须卸下全部鱼雷，换上炸弹。已在飞行甲板上的水平轰炸机，只有一架架地送回到机库，才能重新装上炸弹。飞行人员、地勤人员和军械人员接到命令后，立即开始进行这一吃力的工作。
换装弹药的工作刚刚开始不久，南云突然接到一架搜索机的报告：“发现10艘敌舰，方位10度，距离中途岛240海里，航向150度，航速20节以上，时间7点28分。”
“赤城”号舰桥上的南云中将和他的幕僚收到这份电报时犹如晴天霹雳。他们根本没有预料到美军的水面部队竟出现得这么快，更没有预料到敌人的军舰就在附近等待伏击他们。整个形势立即发生了重大变化。
2.起飞吧！美国军队的反击
就在南云的突击舰队向中途岛发动第一波空袭的同时，美国方面也在积极准备发动对日本入侵舰队的反击。
6月4日黎明，日出前半小时。美国海军第17特混编队指挥官弗莱彻少将，从“约克城”号航空母舰上派出了10架侦察机去搜寻敌人的舰队。不过首先发现日本航空母舰的，还是从中途岛起飞的侦察机。
弗莱彻少将接到敌人舰队的确切情报后，却不能从他所乘坐的“约克城”号航空母舰上派出舰载机首先出击。因为他所派出的10架侦察机的燃油快用完了，需要把飞行甲板空出来，先让侦察机降落。
清晨6时07分，弗莱彻少将向“企业”号航空母舰上的斯普鲁恩斯少将发去电报，命令第16特混编队首先向敌舰队发起空袭，第17特混编队随后跟上。斯普鲁恩斯少将本来计划再航行3小时，也就是当天上午9时，再出动舰载机进行攻击。因为到那时，他同日本舰队之间的距离，将缩短到160公里以内。这对于航程有限的舰载攻击机和战斗机，作战比较有利。