日本聯(lián)合艦隊為實施這次戰(zhàn)役，集結(jié)了自日本海軍建立以來最龐大的一支力量，動用包括運輸艦、輔助艦在內(nèi)的艦艇共200余艘,其中航空母艦8艘、戰(zhàn)列艦11艘、巡洋艦23艘、驅(qū)逐艦56艘、潛艇24艘。其主力編隊轄中途島進攻編隊和第1機動編隊；北方編隊轄第2機動編隊和阿留申進攻編隊。另外，還編有先遣部隊和岸基航空部隊，由聯(lián)合艦隊總司令山本五十六海軍上將統(tǒng)一指揮。1942年5月26至29日，各編隊先后由本土起航，預(yù)定于6月4日對中途島發(fā)起進攻。
　　令日軍沒有想到的是，他們的一舉一動早就在美軍掌握之中。1942年5月中旬，美軍破譯日本海軍密碼電報，掌握了日本進攻中途島的企圖。美太平洋戰(zhàn)區(qū)總司令尼米茲海軍上將緊急調(diào)集航空母艦3艘及其他作戰(zhàn)艦艇約40多艘，組成第16特混艦隊（由斯普魯恩斯少將指揮）和第17特混艦隊（由弗萊徹少將指揮），在中途島東北海域展開，隱蔽待機。
　　1942年6月4日凌晨，由南云忠一率領(lǐng)的第1機動編隊（航空母艦4艘、艦載機260多架、其他作戰(zhàn)艦艇17艘）進至中途島西北240海里海域，中途島大海戰(zhàn)就此拉開序幕。4時30分，南云派出第1波飛機108架飛往中途島。島上美軍發(fā)出警報，飛機升空迎敵,展開激戰(zhàn)。日軍轟炸機襲擊機場，炸毀部分地面設(shè)施。由于島上防御加強，機場跑道未被摧毀。其間，南云的機動編隊多次受到美岸基飛機的偵察、襲擾和攻擊。南云遂決定再次攻擊中途島。7時15分，美岸基魚雷機結(jié)束攻擊，南云卻下令已掛上魚雷準(zhǔn)備攻擊美艦的第2波飛機改裝炸彈攻擊中途島。7時28分，日偵察機報告發(fā)現(xiàn)美國艦隊。此時，在中途島東北海域待機的美特混艦隊正向日機動編隊接近，并已派出第一、第二波飛機200多架。8時20分，日偵察機報告美艦隊似有1艘航空母艦。南云于是命令攻擊中途島的第一波飛機和擔(dān)任空中戰(zhàn)斗巡邏任務(wù)的戰(zhàn)斗機返航，隨后率艦隊北駛，以免遭到襲擊,并重新部署對敵艦隊的攻擊。約9時20分～10時26分，正當(dāng)日軍第二波飛機卸下炸彈重掛魚雷的混亂之際,美艦載魚雷機和俯沖轟炸機連續(xù)攻擊南云的航空母艦。日方雖有部分戰(zhàn)斗機臨空迎戰(zhàn)，但為時已晚。結(jié)果，日軍損失航空母艦4艘、重巡洋艦1艘，很快陷入失敗的境地。鑒于第1機動編隊損失慘重，山本于5日下令停止中途島作戰(zhàn)，率聯(lián)合艦隊西撤。中途島海戰(zhàn)至此結(jié)束。
　　擁有優(yōu)勢力量的日軍在中途島海戰(zhàn)中慘敗，是由多種原因?qū)е碌�。首先，在作�?zhàn)目標(biāo)上，日軍的企圖復(fù)雜龐大，在同一時期內(nèi)既要攻占阿留申群島西部，又要攻占中太平洋的中途島，同時還企圖誘殲美國艦隊主力，對各部隊也賦予了各項作戰(zhàn)任務(wù)，結(jié)果導(dǎo)致顧此失彼。相反，美軍的作戰(zhàn)企圖和目標(biāo)則比較集中，部隊任務(wù)也較單一，航空母艦部隊的首要任務(wù)就是伏擊日軍艦隊。第二，在兵力部署上，日軍兵力極為分散。盡管日軍動用了包括8艘航空母艦在內(nèi)的龐大兵力，但這些兵力被分別用于南北兩個相距甚遠的戰(zhàn)場上，而在每個戰(zhàn)場上又分為相距數(shù)百海里的多路部隊。僅航空母艦就分屬于4支部隊，其中真正參戰(zhàn)的僅4艘，其他航空母艦均處于無用武之地的狀況。與此相反，美軍兵力雖有限，但自始至終都做到了在主要作戰(zhàn)方向上最大限度地集中兵力，從而縮小了與對方在主要戰(zhàn)場的實力差距。第三，在敵情偵察方面，美軍戰(zhàn)前就掌握了有關(guān)日軍動向的準(zhǔn)確情報，并據(jù)此作出精確判斷和有針對性的部署，而日軍在戰(zhàn)前和開戰(zhàn)后都未能搞清美軍的情況，從而影響了作戰(zhàn)指揮。
　　中途島海戰(zhàn)改變了太平洋地區(qū)日美航空母艦的實力對比。經(jīng)此一戰(zhàn)，美軍穩(wěn)定了太平洋戰(zhàn)場的戰(zhàn)局，使美國“先歐后亞”的戰(zhàn)略得以順利實施，為美軍逐漸由防御轉(zhuǎn)入進攻創(chuàng)造了重要條件。