İlk hava saldırıları
3 Haziran günü saat 09:00 sularında bir ABD Donanması devriye uçağı Midway'in 500 deniz mili (580 mil; 930 kilometre) batı-güneybatısında Japon İşgal Kuvvetleri'ni tespit etti. Üç saat sonra Amerikalılar Japon nakliye grubunu 570 deniz mili (660 mil; 1.060 kilometre) batıda buldular. Saldırdılar ama bombaların hiçbiri isabet etmedi ve büyük bir hasar meydana gelmedi. Ertesi sabah erken saatlerde Japon petrol tankeri Akebono Maru, saldıran bir PBY'nin torpidosuyla vuruldu. Bu, tüm savaş boyunca ABD tarafından havadan fırlatılan tek başarılı torpido saldırısıydı.
4 Haziran saat 04:30'da Nagumo Midway'e saldırısını başlattı. Bu saldırı 36 Mitsubishi Zero avcı uçağının eşlik ettiği 36 pike bombardıman uçağı ve 36 torpido bombardıman uçağından oluşuyordu. Aynı zamanda savunma amaçlı bir savaş hava devriyesi başlattı. Sekiz arama uçağı 30 dakika geç kalktı.
Japon keşif planları zayıftı ve arama alanlarını kapsayacak uçak sayısı çok azdı. Yamamoto'nun kararları artık ciddi bir sorun haline gelmişti.
Nagumo'nun bombardıman uçakları ve avcı uçakları havalanırken, 11 PBY Japon gemilerini aramak üzere Midway'den ayrılıyordu. Güvertesi boş iki Japon gemisi gördüklerini rapor ettiler, bu da bir hava saldırısının yolda olduğu anlamına geliyordu. Amerikan radarı düşmanı birkaç mil mesafeden tespit etti ve uçaklar Midway'i savunmak için gönderildi. Bombardıman uçakları Japon uçak filosuna saldırmak için yola çıktı. ABD avcı uçakları Midway'i savunmak için geride kaldı. Saat 06:20'de Japon uçak gemileri ABD üssünü bombaladı ve ağır hasar verdi. F4F'ler ve eski F2A'larla uçan Midway merkezli deniz savaş pilotları Japonların önünü kesti ve çok sayıda kayıp verdi. ABD uçaklarının çoğu ilk birkaç dakika içinde vuruldu; birkaçı hasar gördü ve sadece ikisi uçabildi. Toplamda 3 F4F ve 13 F2A düşürülmüştür. Amerikan uçaksavar ateşi isabetliydi ve birçok Japon uçağına zarar verirken dördünü de imha etti.
Bu saldırıya katılan 108 Japon uçağından 11'i imha edildi, 14'ü ağır hasar gördü ve 29'u hasar gördü. İlk Japon saldırısı Midway'i yok etmedi: Amerikan bombardıman uçakları yakıt ikmali yapmak ve Japon işgal gücüne saldırmak için hava üssünü kullanmaya devam edebilirdi. Midway'in kara savunmasının çoğu sağlamdı. Birliklerin 7 Haziran'a kadar karaya çıkabilmesi için Midway'in savunmasını yok edecek başka bir hava saldırısı gerekecekti.
Midway'de üslenen Amerikan bombardıman uçakları Japon uçak gemisi filosuna birkaç saldırı düzenledi. Bunlar arasında Hornet'in VT-8'inden altı Grumman Avenger (Midway, VT-8 havacılarının ilk muharebe göreviydi ve TBF'nin ilk muharebesiydi), on bir SB2U-3 ve on altı SBD'den oluşan Deniz Keşif-Bombardıman Filosu 241 (VMSB-241), ayrıca torpidolarla donatılmış dört USAAF B-26 ve on beş B-17 vardı. Japonlar bu saldırıları savuşturdu. ABD iki avcı uçağı, beş TBF, iki SB2U, sekiz SBD ve iki B-26 kaybetti.
Bir B-26, uçaksavar ateşiyle ciddi şekilde hasar gördükten sonra, doğrudan Akagi'ye doğru dalışa geçti. Uçak, Nagumo ve komuta personelini öldürebilecek olan uçak gemisinin köprüsünü ıskaladı. Bu durum Nagumo'nun, Yamamoto'nun gemi karşıtı operasyonlar için yedek kuvvet bulundurma emrine rağmen Midway'e bir saldırı daha düzenlemeye karar vermesine neden olmuş olabilir.
Nagumo'nun kararı
Amiral Nagumo uçaklarının yarısını yedekte tutuyordu. Bunlar pike bombardıman uçakları ve torpido bombardıman uçaklarından oluşan iki filoydu. Saat 07:15'te Nagumo yedek uçaklarının kara hedeflerine karşı kullanılmak üzere bombalarla yeniden silahlandırılmasını emretti. Saat 07:40'ta Tone'dan bir keşif uçağı doğuda büyük bir Amerikan deniz gücü gördü. Görünüşe göre Nagumo bu raporu saat 08:00'e kadar almamıştı. Nagumo emrini geri aldı ama Tone'un keşif uçağının Amerikan kuvvetleri arasında bir uçak gemisi olduğunu telsizle bildirmesi 40 dakika sürdü. Bu, TF 16'daki uçak gemilerinden biriydi; diğer uçak gemisi görülmemişti.
Nagumo şimdi ne yapacağını bilemiyordu. Tuğamiral Tamon Yamaguchi Nagumo'ya elindeki kuvvetlerle saldırmasını tavsiye etti: Sōryū ve Hiryū'ya 18'er adet Aichi D3A pike bombardıman uçağı ve koruma devriye uçaklarının yarısı. Ancak Nagumo'nun Amerikan gemilerini vurma şansı artık sınırlıydı. Midway saldırı gücü kısa süre içinde geri dönecekti ve karaya çıkması ya da denize çakılması gerekiyordu. Sürekli uçuş güvertesi hareketliliği nedeniyle Japonlar yedek uçaklarını kalkış için uçuş güvertesine alamadılar. Hazır olan birkaç uçak savunma amaçlı avcı uçaklarıydı. Uçakların fırlatılması için en az 30 ila 45 dakika gerekiyordu. Nagumo hemen fırlatmakla, yedeklerinin bir kısmını uygun gemi savar silahları olmadan kullanmış olacaktı. Korumasız Amerikan bombardıman uçaklarının ne kadar kolay düşürüldüğünü daha yeni görmüştü. Kötü disiplin, Japon bombardıman uçaklarının çoğunun bombalarından kurtulmasına ve önlerine çıkan F4F'lerle savaşmaya çalışmasına neden olmuştu. Japon uçak gemisi kuralları tam saldırıyı tercih ediyordu ve Nagumo Amerikan kuvvetlerinin bir uçak gemisi içerdiğini bilmediğinden, verdiği yanıt Japon kurallarına uygundu. Buna ek olarak, 07:53'te başka bir Amerikan hava saldırısının gelmesi Nagumo'nun adaya tekrar saldırmak istemesine neden oldu. Nagumo ilk vurucu gücünün karaya çıkmasını beklemeye, ardından o zamana kadar silahlanmış ve hazır olacak olan yedek kuvveti fırlatmaya karar verdi.
Fletcher'ın uçak gemileri saat 07:00'den itibaren uçaklarını havalandırmaya başlamıştı, dolayısıyla Nagumo'ya saldıran uçaklar çoktan yola çıkmıştı. Nagumo'nun bu konuda yapabileceği hiçbir şey yoktu. Yamamoto'nun planlarındaki kusur buydu.
Japon filosuna saldırılar
Amerikalılar Japonlara karşı uçak gemilerini çoktan havalandırmışlardı. Yorktown'a komuta eden ve sabahın erken saatlerinden itibaren PBY gözlem raporları alan Amiral Fletcher, Japonlara mümkün olan en kısa sürede saldırı emri verdi. Başka Japon uçak gemilerinin bulunması ihtimaline karşı Yorktown'ı yedekte tutuyordu. (Fletcher'ın Spruance'a verdiği talimatlar karada kalan Nimitz tarafından gönderilmişti).
Spruance, menzil uzak olsa da bir saldırının başarılı olabileceğini düşünüyordu. Saat 06:00 sularında saldırı emrini verdi. Fletcher, kendi keşif uçuşlarını tamamladıktan sonra, saat 08:00'de Yorktown'dan takip etti.
Yorktown görev gücüne komuta eden Amiral Fletcher, Yorktown'ın komuta subayı Yüzbaşı Elliott Buckmaster ve kurmayları, Mercan Denizi'ndeki bir düşman kuvvetine karşı tam bir saldırı yapma konusunda deneyim sahibiydiler. Ancak öğrendiklerini ilk saldırıyı gerçekleştirmeleri emredilen Enterprise ve Hornet'e aktaramamışlardı. Spruance, düşman uçak gemilerini yok etmek gemilerinin güvenliği için önemli olduğundan, uçaklara hemen hedefe gitmelerini emretti. Spruance, farklı tip ve hızlardaki uçakların (avcı uçakları, bombardıman uçakları ve torpido bombardıman uçakları) saldırısını koordine etmek yerine, mümkün olan en kısa sürede saldırmanın daha önemli olduğuna karar verdi. Amerikan filoları hedefe birkaç farklı grup halinde gitti. Nagumo'yu uçuş güvertesi uçaklarla dolu olarak bulacağını umuyordu.
Amerikan uçak gemisi hedefin yerini tespit etmekte zorlandı. Komutan Stanhope C. Ring tarafından yönetilen Hornet'in saldırısı doğru yönde uçmadı. Hava Grubu Sekiz'in pike bombardıman uçakları Japon uçak gemilerini ıskaladı.[ page needed] Torpido Filosu 8 doğru yönde uçtu. Ancak Hornet'ten gelen 10 adet F4F'nin yakıtı bitmiş ve okyanusa çakılmak zorunda kalmıştı. Waldron'un filosu düşman uçak gemilerini gördü ve 09:20'de saldırmaya başladı, ardından Torpido Filosu 6 (VT-6, Enterprise'dan) Wildcat avcı eskortlarının da yakıtı azaldı ve 09:40'ta geri dönmek zorunda kaldı. Avcı refakatçileri olmadan, VT-8'in on beş TBD Devastator'unun tamamı herhangi bir hasar vermeden vuruldu ve Teğmen George Gay hayatta kalan tek kişi oldu. VT-6 14 Devastator'undan 10'unu kaybetti ve Yorktown'ın VT-3'ünün 12 Devastator'undan 10'u isabet alamadan vuruldu. Sorunun bir kısmı da Mark 13 torpidolarının kötü performansıydı. Üst düzey Donanma ve Mühimmat Bürosu subayları Japon uçak gemilerinin bu kadar yakınına bırakılan altı torpidonun neden hiçbir isabet sağlamadığını hiç sormadılar. Mitsubishi A6M2 Zero'larla uçan Japon savaş hava devriyesi, refakatsiz, yavaş ve az silahlı TBD'leri vurdu. Birkaç TBD torpidolarını bırakacak ve makineli tüfekleriyle düşman gemilerine ateş edecek kadar yaklaşmayı başarmıştır. Bu durum Japon uçak gemilerinin keskin dönüşler yapmasına neden oldu. TBD Devastator bir daha asla savaşta kullanılmadı.
Herhangi bir isabet alamamalarına rağmen, Amerikan torpido saldırıları Japon uçak gemilerinin kendi saldırılarını hazırlayamamasına ve başlatamamasına neden oldu. Ayrıca Japon savaş hava devriyesini (CAP) de pozisyonundan çıkardılar. Bunun yanı sıra, birçok Zero'nun mühimmatı ve yakıtı azalmıştı. Saat 10:00'da Torpido Filosu 3 (Yorktown'dan VT-3) tarafından güneydoğudan üçüncü bir torpido uçağı saldırısının ortaya çıkması, Japon CAP'in filonun güneydoğu köşesine uçmasına neden oldu. Daha iyi bir disiplin ve CAP için daha fazla Zero kullanılması Nagumo'nun yaklaşan Amerikan saldırılarının yol açacağı hasarı önlemesini sağlayabilirdi.
Enterprise ve Yorktown'dan üç SBD filosu (sırasıyla VB-6, VS-6 ve VB-3) güneybatı ve kuzeydoğudan yaklaşıyordu. Enterprise'dan gelen iki filonun, düşmanı aramak için harcadıkları zaman nedeniyle yakıtları azalıyordu. Ancak filo komutanı aramaya devam etmeye karar verdi. Japon destroyeri Arashi'yi gördü. Arashi, ABD denizaltısı Nautilus'a başarısız bir derinlik taraması yaptıktan sonra Nagumo'nun uçak gemilerine katılmak üzere hareket ediyordu. Nautilus daha önce Kirishima zırhlısına başarısız bir saldırıda bulunmuştu. Saldırı başlamadan önce bazı bombardıman uçakları yakıt yetersizliği nedeniyle kaybolmuştu.
McClusky'nin aramaya devam etme kararı, ABD uçak gemisi görev gücüne ve Midway'deki kuvvetlere büyük bir yardım oldu. Üç Amerikan pike bombardıman filosu da (VB-6, VS-6 ve VB-3) saldırı için doğru zamanda gelmişti. Japon CAP'larının çoğu torpido uçaklarını arıyordu. Silahlı Japon saldırı uçakları hangar güvertelerini doldurmuş, yakıt hortumları güvertelerde, bombalar ve torpidolar hangarların yakınında bulunuyordu ve bu da Japon uçak gemilerini hasar görme riskiyle karşı karşıya bırakıyordu.
Saat 10:22'den itibaren Atılgan'ın hava grubunun iki filosu ayrılarak iki hedefe saldırdı. Kazara, her iki grup da Kaga'ya saldırdı. Yarbay Richard Halsey Best ve diğer iki uçak Akagi'ye saldırmak üzere kuzeye yöneldi. Neredeyse iki tam filonun saldırısına uğrayan Kaga, ağır hasara ve söndürülemeyen yangınların başlamasına neden olan dört ya da beş bombayla vuruldu. Bombalardan biri köprünün yakınına düşerek üst düzey subayların çoğunun ölümüne neden oldu.
Birkaç dakika sonra Best ve iki uçak Akagi'nin üzerine dalış yaptı. Akagi doğrudan bir isabet almasına rağmen (Yarbay Best tarafından düşürüldü). Güverte asansörüne çarptı ve üst hangar güvertesine kadar gitti. Silahlandırılmış ve yakıt doldurulmuş uçakların arasında patladı. Suyun altında patlayan bir başka bomba uçuş güvertesini eğdi ve dümen hasarına neden oldu.
Yorktown'ın Max Leslie komutasındaki VB-3'ü Sōryū'ya saldırdı. En az üç isabet aldılar ve çok fazla hasara neden oldular. VT-3 Hiryū'yu hedef aldı ama isabet alamadı.
Altı dakika içinde Sōryū ve Kaga yanmaya başladı. Akagi de ciddi şekilde hasar görmüştü. Japonlar Akagi'nin kurtarılabileceğini ya da Japonya'ya geri çekilebileceğini umuyorlardı. Nihayetinde üç uçak gemisi de terk edilmiş ve batırılmıştır.
Japon karşı saldırıları
Hayatta kalan tek Japon uçak gemisi Hiryū saldırıya uğradı. Hiryū'nun ilk saldırısı 18 pike bombardıman uçağı ve altı avcı eskortundan oluşuyordu. Geri çekilen Amerikan uçaklarını takip ederek Yorktown'a saldırdılar ve güvertesinde bir delik açan, kazanlarını söndüren ve birkaç uçaksavar topunu imha eden üç bombayla vurdular. Hasara rağmen, onarım ekipleri bir saat içinde uçuş güvertesini onarmayı ve birkaç kazanı tamir etmeyi başardılar. Bu saldırıda on iki Japon pike bombardıman uçağı ve dört avcı uçağı kaybolmuştur.
Yaklaşık bir saat sonra Hiryū'nun ikinci saldırısı gerçekleşti. Bu saldırı on torpido bombardıman uçağı ve altı A6M'den oluşuyordu. ABD'nin onarım çalışmaları o kadar iyi yapılmıştı ki Japonlar Hiryū'nun farklı ve hasarsız bir uçak gemisi olduğunu düşünmüşlerdi. Saldırı sırasında Yorktown iki torpido tarafından vuruldu; tüm gücünü kaybetti ve iskeleye doğru yatarak hareketsiz kaldı. Amiral Fletcher komuta personelini ağır kruvazör Astoria'ya taşıdı. Spruance'ın 16. Görev Gücü'ndeki uçak gemilerinden hiçbiri hasar görmedi.
Her iki saldırıda da bir Amerikan uçak gemisinin (aslında her iki olayda da Yorktown) batırıldığı haberi Kido Butai'nin moralini büyük ölçüde yükseltti. Hayatta kalan birkaç uçağın hepsi Hiryū'da kurtarıldı ve burada kalan tek Amerikan uçak gemisi olduğuna inanılan gemiye karşı bir saldırı için hazırlandılar.
Amerikan karşı saldırısı
Öğleden sonra geç saatlerde bir Yorktown keşif uçağı Hiryū'nun yerini tespit etti. Enterprise bir pike bombardıman uçağı saldırısı başlattı (Yorktown'dan 10 SBD dahil). Hiryū bir düzineden fazla Zero avcı uçağı tarafından savunulmasına rağmen, Enterprise'ın saldırısı başarılı oldu: Hiryū'ya dört, muhtemelen beş bomba isabet etti ve Hiryū yanarak uçak kullanamaz hale geldi. (Hornet'in saldırısı refakat gemilerine yönelikti ama isabet alamadı.) Yangını kontrol altına almak için yapılan umutsuz girişimlerden sonra, Hiryū'da kalan mürettebatın çoğu gemiden çıkarıldı. Filonun geri kalanı Amerikan uçak gemilerini yakalamak için kuzeydoğuya yelken açmaya devam etti. Hiryū birkaç saat daha su üstünde kaldı. Hafif uçak gemisi Hōshō'dan kalkan bir uçak tarafından keşfedildi. Bu, kurtarılabileceği ya da Japonya'ya geri çekilebileceği umutlarına yol açtı. Ancak, tespit edildikten kısa bir süre sonra Hiryū battı. Tuğamiral Yamaguchi gemisiyle birlikte batmayı tercih ederek Japonya'ya en iyi uçak gemisi subayını kaybettirdi.
Karanlık çökerken her iki taraf da durum hakkında düşündü ve eylem planları yaptı. Amiral Fletcher Yorktown'ı terk etmek zorunda kaldı. Bir kruvazörden komuta edemeyeceğini düşünüyordu. Komutayı Spruance'a verdi. Spruance, Birleşik Devletler'in büyük bir zafer kazandığını biliyordu ama Japon kuvvetlerinin hâlâ ne durumda olduğundan emin değildi. Midway'i ve uçak gemilerini korumak istiyordu. Gün boyunca Nagumo'yu takip etti ve gece çökerken de takip etmeye devam etti. Sonunda, Japon gemileriyle olası bir gece savaşından korkan ve Yamamoto'nun hâlâ istila niyetinde olduğuna inanan Spruance doğuya doğru geri çekildi. Gece yarısı batıya, düşmana doğru döndü. Yamamoto saldırılara devam etmeye karar verdi ve kalan gemilerini doğuya Amerikan uçak gemilerini aramaya gönderdi. Ayrıca adayı bombalaması için bir kruvazör akıncı gücü gönderdi. Spruance'ın doğuya doğru geri çekilme kararı nedeniyle Japon gemileri Amerikalılarla temas kuramadı ve Yamamoto batıya doğru geri çekilme emri verdi.
Spruance birçok arama yapmasına rağmen 5 Haziran'da Yamamoto'nun kuvvetleriyle yeniden temas kurmayı başaramadı. Günün sonuna doğru Nagumo'nun taşıyıcı gücünden herhangi bir gemiye saldırı başlattı. Bu saldırı Yamamoto'nun ana gemi grubunu ıskaladı. Bir Japon destroyerine isabet etmedi. Saldırı uçakları gece karanlığından sonra uçak gemilerine döndüler. Spruance, Atılgan ve Hornet'e inişlere yardımcı olmaları için ışıklarını yakmalarını emretti.
5/6 Haziran gecesi saat 02:15'te, Midway'in 90 deniz mili (100 mil; 170 kilometre) batısındaki suda bulunan Komutan John Murphy'nin Tambor'u, denizaltı kuvvetlerinin savaşın sonucuna yaptığı önemli katkılardan ikincisini gerçekleştirdi. Birkaç gemi gören ne Murphy ne de komutanı Ray Spruance Jr. bu gemileri tanımlayabilmiştir. ABD gemileri olabileceklerini düşünen Murphy ateş etmedi ama gemileri Pasifik Filosu Denizaltı Kuvvetleri Komutanı (COMSUBPAC) Amiral Robert English'e bildirdi. Bu rapor Nimitz'e gönderilmiş, o da raporu Spruance'a iletmiştir. Spruance bunun işgal kuvveti olduğunu varsaydı ve Midway'in 100 deniz mili (120 mil; 190 kilometre) kuzeydoğusunda kalarak onu engellemek için harekete geçti.
Tambor tarafından görülen gemiler, Yamamoto'nun Midway'i bombalamak üzere gönderdiği dört kruvazör ve iki destroyerdi. Saat 02:55'te bu gemiler Yamamoto'nun geri çekilme emrini aldılar ve rotalarını değiştirdiler. Rota değişikliğiyle hemen hemen aynı zamanda Tambor görüldü ve bir denizaltı saldırısından kaçınmak için Mogami ve Mikuma birbirlerine çarparak Mogami'nin pruvasında ciddi hasara neden oldu. Daha az hasar gören Mikuma 12 knot (saatte 22 kilometre; saatte 14 mil) hıza yavaşladı. Bu, savaş için konuşlandırılan 18 denizaltıdan herhangi birinin aldığı en büyük hasardı. Ancak 04:12'de gökyüzü Murphy'nin gemilerin Japon olduğundan emin olmasına yetecek kadar aydınlandı, bu sırada su yüzünde kalmak tehlikeliydi ve saldırı için yaklaşmak üzere dalışa geçti. Saldırı başarısız oldu ve saat 06:00 sularında nihayet batıya giden iki Mogami sınıfı kruvazör rapor etti.
Takip eden iki gün boyunca önce Midway, ardından da Spruance'ın uçak gemileri çeşitli saldırılar düzenledi. Mikuma Dauntlesses tarafından batırılırken, Mogami hasardan kurtuldu ve onarım için evine döndü. Arashio ve Asashio muhripleri de bu saldırıların sonuncusu sırasında bombalandı ve makineli tüfekle tarandı.
Yorktown, USS Vireo tarafından çekildi. Ancak 6 Haziran öğleden sonra geç saatlerde I-168 torpidolarını ateşledi; ikisi Yorktown'a isabet etti, ancak üçüncüsü Yorktown'a güç sağlayan USS Hammann muhribine isabet etti ve batırdı. Hammann 80 can kaybıyla ikiye bölündü. Yorktown 7 Haziran günü saat 05:00'ten hemen sonra batmıştır.