“约克城”号的主要损伤来自5月8日受到的3颗炸弹。
其中一颗直接命中飞行甲板，尔后穿过飞行甲板、舰艉部下甲板、主甲板、第二甲板、第三甲板，在航空用品仓库内爆炸。这颗炸弹在下落过程中给航空母舰的结构造成了相当大的破坏，使数层舱壁和好几个弹簧门破裂，在船体内撕开了几个大口子。尽管这一击未使“约克城”号严重失去战斗力，但却使其航速降到25节。由于航空母舰的装甲不厚，只能靠速度来保护自己，因此，速度的减低就大大降低了它的战斗力，更影响了它的安全。
还有一颗炸弹擦过前右航炮台走道的舷外舱口栏板在舰艏爆炸，炸瘪了航空母舰“装甲带的下沿”，使横架和舱壁起皱内陷，有几处舱壁与舰体分离。这一颗炸弹造成的最严重后果是油从舰体裂缝中流出，在舰艉海域形成了一片浮油区。
另一颗炸弹在离舰艏很近的水面上爆炸，炸弹的弹片在舰体上穿了四、五个洞，并划破了军舰的油管。这个差点儿命中的炸弹造成的损失较小。
因此，有人甚至认为需要3个月来修好“约克城”号也不算夸张。虽然“约克城”号修理的难度很大，但是，尼米兹和珍珠港海军船厂厂长威廉·雷亚·弗朗海军少将的修船队都想力争使“约克城”号参战。因为要是没有“约克城”号参战，中途岛附近的航空母舰数量将成为日军4或5艘，美军2艘。那么，日军与美军的力量对比悬殊将会过大，对美军官兵的士气也会有影响。
5月28日6时许，“约克城”号开始正式接受全力的维修，弗朗海军少将尽其所能抽调了各种机修工登舰抢修。它从第16号泊位转入1号干坞刚刚停稳，电工、装配工、机械工、电焊工及其他工种的工人便蜂拥而上，围着“约克城”号转的各种人员多达1400余人。很快，电焊的火花在舰上随处可见，到处都能听到铆钉枪发出的声响。人们为了抢时间不停地工作，舰上一片忙碌的景象。
在“约克城”号接受维修的同时，斯普鲁恩斯的第16特混舰队开始出海。拖轮撤除“企业”号右舷上的防雷网之后，9时许，水上飞机供应船“柯蒂斯”号起锚，驶出港口。在各航母检验驾驶装置、测量吃水深度、试验主机、对消磁装置加电时，驱逐舰接连出港。10时40分左右，“北安普顿”号在前，各巡洋舰相继出港。11时10分，“企业”号航空母舰发动主机的二号锅炉。此时，所有的拖轮均已离开，“企业”号开始起动。它依照航道各段的要求，不断地调整着自己的航向、航速。全舰进入二级战备状态。11时59分，“企业”号驶出珍珠港，旋即以25节的航速行驶。
“大黄蜂”号航空母舰于11时34分起锚。港口的一名领航员驾驶着军舰，舰长及驾驶员在舰桥上。12时21分，港口领航员将舰交给舰长马克·A·米彻尔海军上校。“大黄蜂”号从一号浮标左侧40码处驶出港口旋即以20节航速行驶。
“虽然在刚结束的航行中你们未能有机会与敌交战，未能再次取得过去作战之辉煌战果，但是，我相信你们已利用这段时间为今后作战提高了能力。在即将开始的航行中，你们将有机会给敌以沉重打击。你们已经给敌人以沉重打击，我完全相信你们有勇气、有技术、有能力给敌人以更大的打击。祝你们成功，祝你们走运！”尼米兹在给即将参加战斗的官兵发出的文告中这样说到。
米彻尔海军上校为舰长的“大黄蜂”号和默里海军上校为舰长的“企业”号，是斯普鲁恩斯特混舰队的重要力量。与它们一起行驶的是第2巡洋舰分队，该分队由“新奥尔良”号、“明尼阿波利斯”号、“文森斯”号、“北安普顿”号、“彭萨科拉”号和“亚特兰大”号巡洋舰组成。第2巡洋舰分队由托马斯·C·金凯德海军少将指挥。
斯普鲁恩斯的驱逐舰警戒部队由亚历山大·R·厄尔利海军上校任司令，这支“第4驱逐舰分队”包括：
第1驱逐舰中队：由“菲尔普斯”号、“沃登”号、“莫纳汉”号、“艾尔文”号组成。
第6驱逐舰中队：由“巴尔奇”号、“科宁厄姆”号、“本纳姆”号、“埃利特”号、“莫里”号组成。
其中，“艾尔文”号和“莫纳汉”号在珍珠港曾遭到日军空袭。当时，“艾尔文”号在一位海军少尉指挥下冒着弹雨驶出了港口；“莫纳汉”号撞沉了一艘日军的袖珍潜艇。
此外，斯普鲁恩斯还有一支由“西马伦”号和“普拉特”号油船组成的运油船队，这支船队由“杜威”号和“蒙森”号驱逐舰护航。
斯普鲁恩斯站在舰上，他希望此次出征能够多击沉一些日舰，以打击开战以来日军嚣张的气焰。但是，他又不得不正视美国此时非常缺乏航空母舰和驱逐舰的这一现实，他有责任尽一切可能把他的舰只保存下来。
★修船队员创造的奇迹
海军船厂的修船队员还在加紧抢修“约克城”号。队员们通宵达旦地辛苦劳作，最后“约克城”号终于好了起来。5月29日早晨，他们开始往“约克城”号所在的干坞漕内注水，数百名修船队员还在舰上忙呼着敲敲打打。“约克城”号一点一点地从干船坞滑出，进入正常泊位停下。它将在泊位上继续接受修理，并同时进行加油和接载飞机。此时，修理任务已经完成过半。
照这样的速度，再有一天“约克城”号即可出港。虽然美国海军历来注重整洁，但现在却不是讲究外表的时候，为了争取时间，他们对于不影响作战或舰体安全的部分没有修理。为提高修理速度，他们还采取了“用等重、等强度、等剖面系数的材料换下舰上被炸毁和损坏的部分”的办法。
经过两天多的抢修，离开船厂时“约克城”号已经面貌大变。它不仅能够开动（虽然速度已大大降低），而且也能够起降飞机了。修船队员们创造了奇迹。
5月30日晨，第17特混舰队司令弗莱彻海军少将率领“约克城”号航空母舰，在两艘重巡洋舰和5艘驱逐舰的护卫下，离开了珍珠港。
至此，参加中途岛之战的美军第16、17特混舰队，均已踏上与日本舰队决战的征程。
另一面，美军在中途岛的防御力量也开始准备迎接战斗。当尼米兹判断日军将要进攻中途岛后，立即将这一情报告诉了中途岛的两位美军指挥官西里尔·T·赛马德上校和哈罗德·D·香农上校，并命令他们尽快做好防御准备。
赛马德上校和香农上校虽均已年过五十，但他们是岛上有名的一对网球双打选手。他们表示，在保卫中途岛的战斗中，要像在网球场上那样配合默契。参加过第一次世界大战的香农坚信带刺的铁丝网是十分有效的防卫设施，因此命令在中途岛大量设置铁丝网。
中途岛是由东岛和沙岛组成的，在赛马德上校和香农上校的领导下，这两个小岛的防御开始加强起来。岛上大炮林立，到处竖着带刺的铁丝网，海滩和周围水域地雷、水雷密布。11艘鱼雷快艇奉命时刻准备绕环巡逻、打捞迫降的飞行员，并以其防空火力支援地面部队。1艘游艇和4艘经过改装的金枪鱼捕捞船待命执行救护任务。19艘潜艇在中途岛西北到北方100至200海里处警戒着进岛的各条通道。
5月2日，尼米兹在视察中途岛时曾问过香农：“如果我给你需要的一切，在大规模的两栖进攻下，你能守住中途岛吗？”当时，香农回答得很干脆：“能！”
但是，其他军官并不像香农那么乐观和自信。守卫沙岛的海军陆战队指挥官麦考尔就十分悲观。他手上虽有雷达，却是老式的SC270型。这种雷达连目标的高度都显示不出来，而且荧光屏上显示出的许多亮点，可能是日机，也可能是低空飞翔的信天翁。为了能及时准确地判断情况，陆战队有人提议，规定美军飞机进入中途岛的进入角度，以便判断荧光屏上显示出的亮点，只要符合这一进入角度就可认为是美国飞机。麦考尔并不这么认为。因为在日本空袭珍珠港时，日军空袭机群的进入角度与美军预先安排的美国B-17机群的进入角度在荧光屏上仅差几度，为此美国雷达兵当时没能及时判断出日机的入侵。这一教训已经证明，此种识别方式是难以保证万无一失的。
岛上海军陆战队的俯冲轰炸机是一种“老古董”，它们常常发生故障。陆战队的战斗机是F2A-3“水牛”式。“水牛”式虽然机动性能好，易于驾驶，但它有若干缺陷，特别是飞行速度慢。日军的“零”式战斗机的水平飞行速度比“水牛”式最高安全俯冲速度还要大。而且“根本没有中途岛防空作战的协同计划”也令人十分忧愁。尽管飞行人员英勇顽强，求战心切，但他们分别来自陆军、海军及海军陆战队，协同作战对他们来说很是陌生。
在这种情况下，麦考尔认为，“中途岛防御力量薄弱，依靠现有力量难以有效对付日军的进攻。惟一的办法，是袭击在甲板上摆满待飞飞机的航空母舰。当然，这需要极其精确地计算时间，需要有极好的运气；或者说，两者兼有才行。否则，虽说中途岛会尽力而为，但也顶不住日军大规模的进攻。”麦考尔的这一想法，与尼米兹不谋而合。
尼米兹也认为，“要想阻止敌人的大规模进攻，中途岛的航空兵必须抢占先机，迅速攻击日军航空母舰的飞行甲板，使其舰载机在起飞前就遭到重创。美军的目标不是在日机起飞后对中途岛进攻时将其击退，而是在其起飞前就攻击敌航空母舰的飞行甲板。如果说这一方法正确，中途岛的航空兵应全力以赴直取敌航空母舰，而将护岛、对付第一批来犯敌机的任务留给岛上的高炮部队。”尼米兹对情况了如指掌，他并不指望中途岛能自己保住自己。因为，他根本没打算消极地等待挨打。
5月25日，按照尼米兹的要求，海军陆战队第3守备营1个高炮连抵达中途岛并迅速在两个小岛上部署了4门37毫米口径高炮。当天涌到岛上的还有由埃文斯·F·卡尔森少校指挥的第2突击营的第3连和第4连。第3连很快就消失在沙岛的矮树丛里，第4连被派至东岛。
中途岛忙碌的一天是5月26日。第1航空队司令克拉伦斯·廷克少将及其参谋人员从瓦胡岛乘B-17飞机来到中途岛进行了一天的访问。他带来了乔·K·沃纳少校和两名士兵，他们将临时执行“陆空联络小组”的职责。另外，美舰“小鹰”号给中途岛带来了22名军官和35名士兵，还带来了26架作战飞机。
中途岛上航空兵力量已经得到加强，但还需要一名能干的经验丰富的军官去负责空中作战。太平洋舰队的参谋长雷德梅尔与尼米兹商量后，决定由海军中校洛根·C·拉姆齐来担当。
拉姆齐几乎是在海军航空兵部队长大的。他曾在“兰利”号、“萨拉托加”号、“约克城”号及不走运的“列克星敦”号等航空母舰上当过飞行员。他精通水上飞机的飞行，后来又学会了驾驶陆上飞机，掌握了这门与操纵水上飞机大不相同的技术。因而，驻在中途岛上的这两种飞机他都懂。而且，他担任过瓦胡岛上包括陆军飞机在内的空中巡逻的协调军官，熟悉这两个军种间的活动。还由于他对人友善，容易结交，能够愉快地和有效地同陆军人员一起工作。更为重要的是，1935年，美国海军学院曾进行过一次以日军企图占领中途岛为假想背景的演习，拉姆齐参加过此次演习的全过程，对这方面的情况有深入的了解。
随后尼米兹和雷德梅尔召见了拉姆齐。尼米兹对拉姆齐作了范围广泛的指示，包括每一种可能出现的意外情况，甚至设想如果日军攻占了中途岛，一定会进攻瓦胡岛，那时美军就得集中夏威夷所有的空中力量来对付日军的攻势。因此，尼米兹命令拉姆齐“万一中途岛有失陷的危险，务必把重武器、PBY（巡逻轰炸机）和B-17轰炸机撤出来。”
尼米兹把自己能想到的都交代给了拉姆齐。5月29日，拉姆齐乘坐一架巡逻轰炸机飞到中途岛。这一天，飞到中途岛的还有1架B-17轰炸机、4架临时改为鱼雷机的B-26轰炸机、15名军官和20名士兵。
30日，陆军第7航空队威利斯·P·黑格少将带领22名军官、50名士兵、7架B-17轰炸机，从瓦胡岛飞抵中途岛。31日，又有31名军官、60名士兵和9架B-17轰炸机加入中途岛防御力量的行列。
虽然尼米兹没有打算依靠中途岛自身的防御力量来击退日本人的进攻，但他还是要通过不断增兵来使中途岛的防御得到加强。
到中途岛之战打响前，美军在中途岛上共有各种飞机近120架，其中包括B-17轰炸机17架、TBF鱼雷机6架；驻守该岛的美军官兵增加到3500人。在中途岛所属的东岛和沙岛周围及水际滩头，设置了地雷阵、地下隐蔽部、隐蔽火炮工事和大面积的铁丝网。
至此，美国方面为中途岛一役所做的准备工作已经基本完成。而日本方面又是怎样的情况呢？