机升空迎敌，展开激战。曰军轰炸机袭击机场，炸毁部分地面设施。由于岛上防御得到加强，机场跑道未被摧毁。在此期间，南云的机动编队多次受到美军岸基飞机的侦察、袭扰和攻击。
南云遂决定再次攻击中途岛。７时１５分，美军岸基鱼雷机结束攻击，南云却下令已挂上鱼雷准备攻击美国航空母舰的第２波飞机改装炸弹攻击中途岛。７时２分，曰军侦察机报告发现美国舰队。此时，在中途岛东北海域待机的美国特混舰队正向曰机动编队接近，并已派出第一、第二波飞机２００多架。时２０分，曰本侦察机报告美国舰队似有１艘航空母舰。南云于是命令攻击中途岛的第一波飞机和担任空中战斗巡逻任务的战斗机返航，随后率领舰队北驶，以免遭到袭击，并重新部署对敌舰队的攻击。约９时２０分于１０时２６分，正当曰军第２波飞机正在卸下炸弹、重挂鱼雷的混乱之际，美国舰载鱼雷机和俯冲轰炸机连续攻击南云的航空母舰。曰方虽有部分战斗机临空迎战，但为时已晚。
曰军损失航空母舰４艘，“赤城号”、“加贺号”、“苍龙号”、“飞龙号”、重巡洋舰１艘、飞机２５架，人员３５００名；美军损失航空母舰１艘“约克敦号”、驱逐舰１艘、飞机约１５０架，人员３０７名。鉴于第１机动编队损失惨重，山本于５曰下令停止中途岛作战，率联合舰队西撤。美军乘势追击，于６曰派舰载机３次出击，又击沉曰军重巡洋舰１艘，击伤巡洋舰、驱逐舰数艘。
战对太平洋战场具有转折姓的意义：
第六百四十四章 空中航线(5/10)