不过他的参谋人员提出了不同意见。特混编队参谋长米切尔·布朗宁上校认为，如果把出击时间定在上午7时而不是9时，那么就能使出击的飞机在日军航空母舰最脆弱的时刻，也就是在他们空袭中途岛的飞机返回母舰降落的时刻，正好抵达敌舰上空发动攻击。
这是一个大胆冒险的主意。因为飞行距离比原计划远了，危险也增大了。他的攻击机和护航的战斗机都可能由于油料耗尽而无法返航。要是在平时，斯普鲁恩斯是不会冒这个险的。而这一次，由于有可能给日本舰队来个突然袭击，他也就把危险置之度外了。
经过深思熟虑，他作出了关系此次战役胜败的第一个重要决定是，采纳布朗宁上校的意见，把出击时间提前到上午7时；第二个同样重要的决定是，命令两艘航空母舰上的大部分飞机出动参加袭击，把宝一次全都押上。
当时，第16特混编队所辖的两艘航空母舰，拥有飞机数量分别是：“企业”号79架，“大黄蜂”号79架。
上午7时02分，14架“毁灭者”式鱼雷攻击机、32架“无畏”式俯冲轰炸机在10架“野猫”式战斗机护航下，从“企业”号航空母舰上起飞；15架“毁灭者”、35架“无畏”在10架“野猫”护航下从“大黄蜂”号航空母舰上起飞。这样，总共29架鱼雷攻击机，67架俯冲轰炸机，在20架战斗机的护航下，离开航空母舰，远程奔袭敌人舰队。他们的油料只够勉强返航，但是飞行勇士们义无反顾，杀奔战场。斯普鲁恩斯少将只留下8架“无畏”式俯冲轰炸机和36架“野猫”式战斗机来保卫自己编队的安全。
弗莱彻少将率领的第17特混编队跟在斯普鲁恩斯后边大约15海里。他过了一个半小时才命令飞机起飞。弗莱彻考虑到侦察机只发现了日军两艘航母，保留了一半飞机备用。他的“约克城”号航空母舰载机95架，等到12架“毁灭者”式鱼雷攻击机和17架“无畏”式俯冲轰炸机在6架“野猫”式战斗机的护航下飞离“约克城”的甲板，已经是上午9点06分了。
日本方面，情报参谋小野海军上尉首先在海图上查明了敌舰位置，他估量了双方距离，向南云报告说：敌人离我们恰好200海里，这个距离在我方飞机的攻击圈内，但是，如果敌部队中有航空母舰的话，我们也处于敌人飞机的攻击圈内。
搜索飞机的报告没有说敌军究竟包括哪些兵力。这使南云海军中将、草鹿参谋长和参谋们既担心，又恼火。“赤城”号立即发出电报，严令搜索机：“立即查明敌舰种并保持接触。”
在发现美军水面部队前，南云已下令水平轰炸机队卸掉鱼雷，换上800公斤重的炸弹，换装弹药的作业已经进行了大半。如果搜索飞机证实敌舰队中有航空母舰，那是对南云舰队的最大威胁。因此，南云认为必须做好应对准备。
于是，7点45分，南云海军中将命令这两艘航空母舰立即停止弹药换装工作，准备攻击敌舰。7点58分，搜索机报告，敌舰改变航向，现在的航向为080度，但仍未报告舰种。对此，南云的参谋们急得发疯。
8点整，“赤城”号命令搜索机立即报告敌舰队兵力组成情况。8点09分，搜索机来电说：“敌舰为5艘巡洋舰和5艘驱逐舰。”接到电报后，小野情报参谋洋洋得意地说：“跟我想得一样，没有航空母舰。”随手把电报递给了草鹿参谋长。
草鹿参谋长的反应是，如果敌舰队中没有航空母舰，舰队就可以放心地先歼灭中途岛上的敌航空兵力，稍后再去收拾海上的舰队。
但是，前面的消息所带来的宽慰没能维持多久，8点20分，搜索机又报告说：“敌舰队最后部好像有1艘航空母舰。”这个报告使“赤城”号舰桥上的每一个人都紧张起来。
8时30分，搜索飞机又发来报告：“敌舰队中尚有另两艘军舰，显然是巡洋舰。方位008，距离中途岛250海里，航向150度，航速20节。”根据美军兵力的规模，南云断定：敌兵力中至少有1艘航空母舰。所以，他决定在第二次空袭中途岛以前，首先攻击这些敌舰。
可是，当南云下令停止换装攻击中途岛的弹药时，“赤城”号和“加贺”号上的大部分水平轰炸机都已把鱼雷卸掉并装上了炸弹，这些飞机已不适于用来攻击敌舰。因此，此时真正装好弹药、可用于进攻敌舰并已排在飞行甲板上准备起飞的飞机，只有“飞龙”号和“苍龙”号的36架俯冲轰炸机，仅靠这些飞机的力量来对付美舰是不够的。
问题的关键在于，当时仅有的24架“零”式战斗机中，有17架已升空担负警戒任务，南云手中几乎没有战斗机来随同这些俯冲轰炸机和水平轰炸机担负掩护进攻任务了。如果他派出没有战斗机掩护的俯冲轰炸机和水平轰炸机去对敌特混舰队施以先发制人的攻击，就可能遭到极重大的损失。
★南云的最后决定
南云陷入了进退维谷、骑虎难下的境地。正在这时，更大的麻烦出现了。友永的飞机（第一攻击队）空袭中途岛归来，急需在航空母舰上降落，有些战斗机由于燃油耗尽，如不尽快降落就要坠入大海。
这种情况逼着南云必须立即作出决断，或者是立即让俯冲轰炸机和水平轰炸机起飞，在没有战斗机掩护的情况下去攻击敌人，以便腾出飞行甲板让友永的飞机降落，这样将会遭受巨大损失；或者立即把甲板上的飞机挪开，好让友永的飞机降落，这样发动进攻的时间就要大大向后推迟。这是一个关乎4艘航空母舰命运的重大决断，此着一旦失误，后果不堪设想。舰队的整个前途，存系于南云的一念之中。
南云感受到了从未遇到过的巨大精神压力。他考虑来考虑去，足足有十几分钟的时间，举棋不定。此时，第2航空战队司令官山口海军少将沉不住气了，他紧急建议南云：“我认为应立即命令攻击部队起飞。”
可是，南云认为在没有战斗机掩护的情况下派出攻击机太冒险，应该首先收回空袭中途岛的飞机和执行战斗巡逻任务的战斗机，等做好一切准备之后，使俯冲轰炸机和水平轰炸机在战斗机的可靠掩护下再全力进攻。同时，为了防止在做好进攻准备前遭到美军舰载机的攻击，舰队应暂时北撤。
最后，由于参谋们担保飞机降落行动可在半小时内完成，南云又一次在源田海军中校的默默认可下决定先让第一次袭击中途岛的飞机降落、加油和重新装弹，然后起飞执行袭击敌人的任务。
这意味着要把已经拉上甲板的准备第二次袭击中途岛的飞机，再次放进甲板下面的机库内。“我们又要行动了。”“赤城号”上的增田空军中尉叫着。“这好像是一场迅速换装比赛。”升降机的警铃响起来了，把停在甲板上的飞机吊进机库，腾出飞行甲板供飞机降落。疲倦的甲板人员开始把更多的炸弹和鱼雷装进卡车拖到甲板上来。
由于“换装”进行得仓促，没有人力也没有时间把准备进行第二次袭击的飞机上卸下的高爆炸弹安全地存进弹药库。它们只是堆放在飞机库里，许多还装着引信，而飞机开始在甲板上降落了。
在返航的飞机一架接着一架降落在飞行甲板上的时候，机库里也在拼命地赶着给水平轰炸机重新装雷。只穿着短袖衬衣和短裤的地勤人员匆忙地卸掉重磅炸弹，来不及把卸下的炸弹送回到下面的弹药库去，只好暂时堆放在机库旁边。而这些随便放置的炸弹，到后来在美机来袭时竟成了“赤城”号的夺命弹。
8点55分，收回飞机的工作将近完成时，南云开始发出指令，执行他的计划的其余部分。他向各舰发出了一个灯光信号，下令：收机作业完成后我部队暂时向北航驶。日军计划接触并歼灭敌机动部队。
“飞机降落完毕后，我们准备寻找并歼灭敌人。”南云给各航空母舰舰长发出信号，同时向山本报告发现了航空母舰舰队的惊人消息，南云告诉山本：“我们将迎上去。”
降落行动按预定计划在9时后完成。飞机开始加油，日本航空母舰的甲板上一片忙乱。油管弯弯扭扭地伸过甲板，弹药车被推了出来，给飞机重新装上炸弹。南云限定在10时30分必须开始出动102架飞机，这还不是他的全部实力，因为他仍然没有收到发现的美国航空母舰不止一艘的报告。
同时，他派出一架快速水上飞机前去证实“利根”号的那架水上飞机的侦察结果，但它还未到达敌人所在的地方。几分钟后，当它到了那里，驾驶员又沮丧地发现他的无线电出了故障。
在那遭到美国飞机和潜艇袭击之后的忙乱的半小时里，南云忽视了20分钟之前一架侦察海面的水上飞机发回的警报：“10架敌人的鱼雷飞机飞向你们。”9时18分，攻击舰队正排成菱形向北行驶，“飞龙”号在前，“赤城”号在后，相距约8英里，左右是“加贺”号和“苍龙”号。这时，在右边外围护航的驱逐舰急忙发出发现飞机的警报，并施放烟幕。
旗舰上军号齐鸣，信号灯发出信号：“加速准备立即起飞，”飞行员踏着乱七八糟的油管奔向各自的飞机。“零”式战斗机开始呼啸地飞上天空，同已经在向敌人的鱼雷飞机俯冲过去的巡逻机队会合。
当日本人避开美国舰队的方向，在自己的航空母舰上埋头为进攻飞机作准备的时候，美国飞机还是找到头上来了。9时25分，从美国“大黄蜂”号起飞的15架“毁灭者”鱼雷攻击机，由沃尔德伦少校率领，低低掠过海面朝“加贺”号右舷飞来。
他们经过2小时又20分钟的远程飞行，已经相当疲劳了。更糟的是，为他们护航的10架“野猫”战斗机，此刻也同他们失散了。“野猫”为了占据对“零”式战斗机的有利高度，一直在高空云上飞行。当云层下的鱼雷机发现敌舰队的时候，不得不在没有战斗机护航下投入进攻。
日军几十架“零”式战斗机向他们扑来，20毫米的机炮喷出猛烈的炮弹，这些老式的鱼雷机毫无还手之力，在日军战斗机的拦截下还未投下鱼雷就全被击落。当空中15个黑点中的最后一个，化为一阵轻烟消失时，在舰上观战的日本水兵欣喜若狂，狂叫喝彩。
然而喝彩声未绝，在舰队边缘警戒的驱逐舰就接连发出紧急警报：“敌鱼雷攻击机正从低空飞向右舷！”“敌鱼雷机逼近右舷！”
此时是上午9时40分，从美国“企业”号上起飞的14架“毁灭者”鱼雷攻击机，也抵达了日本舰队上空，他们同样与自己的护航战斗机失散了。尽管如此，他们还是奋不顾身地向“加贺”号航空母舰发动攻击。在日军战斗机的凶猛拦击下，9架在投下鱼雷前就被击落，余下的5架投下的鱼雷无一命中，反被击落1架，在返航中又有3架因受伤太重而坠海，最后仅1架返回母舰。
没让日本人喘口气，上午10时整，南云舰队遭到了美国舰载鱼雷机的第三次攻击。这次是来自“约克城”号航空母舰上的12架“毁灭者”鱼雷机，有6架“野猫”战斗机护航。当他们逼近“苍龙”号航空母舰时，数量远比“野猫”多的“零”式战斗机，已经把美国的护航机团团围住。
失去护航的美国鱼雷机，对“苍龙”号的攻击，也未能取得战果。最后只有两架鱼雷机和1架战斗机逃脱了被击落的命运。其它美国飞机，全部丧身海底。从清晨到现在，美军的岸基飞机和舰载机共出动了99架次，损失惨重，却毫无收获。从3艘美国航空母舰上派出的41架鱼雷攻击机，损失了38架，只有3架勉强返航。
6月4日从黎明到现在，日本人的运气似乎好得不得了。美国近百架轰炸机和鱼雷机发动的五六个批次的轮番空袭，竟然全部落空，未伤日舰一根毫毛，而自己却落得个大败而归。
10时22分，南云接到报告，各项准备工作完成，飞机可以立即起飞。南云随即下达了准备起飞的命令。在“赤城”号飞行甲板上，全部飞机都已经发动。庞大的航空母舰开始逆风航行。只要开始起飞，仅需几分钟的时间，全部飞机都可以离舰升空。
此时，南云的心情也很激动，他感到胜利已经在握。但是，他没有料到，命运之神偏偏不给他这几分钟的时间。只是在转眼之间，就出现了令他目瞪口呆的
事情。
上午10时24分，南云舰载飞机的全部出击准备已经完成，第一架护航战斗机滑出甲板起飞。
3.致命攻击，“赤城”号和“加贺”号的灭顶之灾
10时24分，从航空母舰舰桥的话筒里，发出了“开始起飞”的命令。飞行长摇动着小白旗，第一架“零”式战斗机开足马力，飞离了飞行甲板。
突然，望哨喊道：“俯冲轰炸机！”原来，麦克拉斯的机群开始攻击了。
美军前两批鱼雷机的攻击，并未对日舰造成大的威胁，日军的4艘航空母舰一直在继续进行攻击美军舰队的准备。飞机一架一架地从机库里提上来，迅速在飞行甲板上排好。而麦克拉斯基带领的这群不速之客，却将南云舰队推入了死亡的深渊。
麦克拉斯基少校和他的飞行员们，从高空看到海面上的日本航空母舰，正在掉头转到迎风的方向，准备舰上的飞机起飞。
麦克拉斯基立即下达攻击敌舰的命令。他命令理查德·贝斯特上尉率领的中队去攻击“看上去比较小的一艘”日军航空母舰，这就是“赤城”号航空母舰；命令威尔默·加拉赫上尉率领的中队跟随他本人去攻击“加贺”号航空母舰。
一声令下，早就渴望为珍珠港报仇的美国飞行员们，个个奋勇争先，往日本舰队俯冲下去。
“俯冲轰炸机！俯冲轰炸机！”一名日本军舰上的防空哨兵尖叫起来。他发现了美国轰炸机的前锋正从云端飞来。它们神不知鬼不觉地悄悄逼近，正好在日本航空母舰编队无法还手的恰当时刻来到。
对于任何一个俯冲轰炸机的飞行员来说，这都是一幅壮观的景象：在洋面上阵容庞大的战舰，组成一个巨大的环形队列，在这护卫圈的当中，是4艘大型航空母舰。更妙的是，在舰队的上方和周围，连日本护航飞机的影子都没有，所有的飞机都排列在航空母舰的甲板上，似乎对它们的危险处境一无所知。
俯冲下去的加拉赫上尉，瞄准了画在“加贺”号航空母舰飞行甲板上的太阳旗，那血红的太阳的直径，足有15米。
10时24分，9架美机向“加贺”号航空母舰俯冲，各投了1枚炸弹。头3枚炸弹都差一点命中，在“加贺”号周围掀起了水柱，没有造成任何损伤。但接着的6颗炸弹中有4颗击中了“加贺”号飞行甲板的前段、中段和后段。
击中最靠近舰艏的炸弹正好落在舰桥旁边，炸中了停在那里的一辆小加油车，使整个舰桥和四周的甲板区起火，导致许多日军舰员死伤。舰长冈田次作海军上校和在这艘军舰指挥中枢的其他人员当场阵亡。在这场大劫中免于遭难的老资格军官飞行长天谷孝久海军中校立即接替了该舰的指挥。
舰上迅即燃起了大火。舰员们拼死努力想制止火势的蔓延，但失败了，整个军舰完全被烈火包围，几乎找不到一处可以躲避的地方。天谷海军中校等大部分人员，不得不撤到右舷的小艇甲板上躲避。