在德国东线几个集团军群为42年夏季进攻集结兵力和弹药、油料、食品和其它后勤补给物资的时候，日本的中途岛战役已经打响。
日本联合舰队严格遵守战前无线电静默的命令，按照计划开始了进攻，首先投入进攻的是北方编队的先锋部队——由第二机动部队司令角田觉治海军少将直接指挥的第四航母战队，虽然进攻日那天的天空浓雾弥漫，但日本联合舰队第二机动部队还是按计划于23时45分起飞飞机对阿留申群岛实施攻击。山本五十六指望日本联合舰队先在这里发动攻击，可以迷惑美国太平洋舰队司令部，使他们搞不清楚日本联合舰队的真正攻击目标。
第四航母战队从‘龙骧’号航母起飞了11架轰炸机和6架战斗机，从‘隼鹰’号起飞12架轰炸机和6架战斗机，空中领队长机为志贺淑雄海军大尉。起飞中‘龙骧’号航母的一架轰炸机因机械故障坠海。由于云层低垂，无法保持编队飞行，所以各机只好各自飞往荷兰港。
日军攻击飞机刚刚飞走，一架一直监视日军编队的美军pby‘卡塔林纳’式水上侦察机就从雾中飞出，它将它机身下挂装的炸弹向日舰投掷，但由于日本海军护航舰艇的防空火力的干扰没有命中。由山上正幸海军大尉率领的‘龙骧’号航母攻击机群，凭借着高超的飞行技术穿过低云，飞抵荷兰港上空。但是没有发现美军的飞机和舰艇，****1时7分，日军轰炸机攻击了电台和油库，战斗机扫射了停在水面上的一架pby‘卡塔林纳’式水上侦察机。一架零式战斗机被美军炮火击中后迫降在荷兰港东北阿克坦岛南岸，其余日机全部返回了在荷兰港外海面上等待的日本航空母舰。而志贺海军大尉率领的‘隼鹰’号航母攻击机群，因气候恶劣，未能到达荷兰港，无功而返。
首次攻击没有达成预期战果。可是，日本海军舰载机攻击荷兰港时所拍摄的空中照片表明荷兰港的设施要比日本联合舰队事前想象的好得多，该港拥有机场、现代化仓库、营房、码头、油库和完善的公路网。而且山上正幸在返航途中发现乌纳拉斯卡岛北岸的马库欣湾里停着五艘美军驱逐舰。
以极富攻击精神而著称的角田立即下令起飞全部飞机前去攻击，他不但派出了‘龙骧’号和‘隼鹰’号两艘航母上的飞机，还出动了‘高雄’号和‘摩耶’号重巡洋舰所携带的水上飞机，总共24架飞机。
但由于天气恶劣，大部分日军飞机被迫中途返航。出击飞机返航时，能见度极低，出击的飞机无法保持队形，只好分成小股紧挨着海面返航。
所有飞机着舰后，角田率部继续前进，直到离岸边约100海里的海域。在此期间‘高雄’号和‘摩耶’号重巡洋舰的四架九五式水上侦察机，继续冒着恶劣气候起飞搜索。它们遭到数架美军战斗机的截击，在混战中有两架被击落，另两架负伤，最后都在降落时因伤重失控坠毁。
按照预定计划，角田的航母战队在对荷兰港实施两轮空袭之后应继续西进，于5日空袭阿达克岛，6日空袭基斯卡岛，但是鉴于对荷兰港的空袭没有取得预期效果，加之又发现荷兰港拥有机场、现代化仓库、营房、码头、油库和完善的公路网，无疑是美军在该地区的战略基地，因此日军北方编队司令细萱决定于次日对荷兰港实施第三次空袭。
6月5日10时，美军出动多架b—17、b—26和pby‘卡塔林纳’式水上攻击机攻击角田的航母编队，由于天气恶劣没有取得战果。当角田完成第三次空袭准备，出击机群即将起飞之际，却接到山本越过细萱直接下达给他的电令，命他立即率部南下与机动编队会合。角田不清楚中途岛方向发生了什么变故，但他认为荷兰港还没有遭到有效的压制，对于北方编队的下一步作战行动十分不利，既然已经完成了出击准备，那就完成空袭之后再行南下，于是他在11时40分派出9架攻击机、11架轰炸机和11架战斗机对荷兰港发动空袭，待这批飞机返回航母之后，角田才于15时30分率部南下。途中又接到山本命令，暂停中途岛作战，继续阿留申作战，角田所部因此又转而北上，支援在基斯卡岛和阿图岛的登陆作战。
6月7日深夜，向井海军少佐指挥的舞鹤镇守府第三特别陆战队约600人在基斯卡岛登陆；6月8日凌晨，穗积松年陆军少佐指挥的陆军北海支队约1200人在阿图岛登陆，两岛的登陆均未遭到美军抵抗。
这是因为美军北太平洋部队司令西奥博尔德海军少将不相信尼米兹通报的敌情，认为日军不会兴师动众夺雀个荒无人烟的小岛，其真实目的是为了在荷兰港或阿拉斯加登陆，所以他根本没有在这两岛屿上部署守备部队，主要舰艇部队也都部署在荷兰港以东，因此直到6月10日美军巡逻飞机才发现日军占领基斯卡岛和阿图岛。
阿留申群岛作战至此结束。美军荷兰港只遭到轻微损失，基斯卡岛和阿图岛的失守无论在战略上还是战术都无多大意义，仅仅是美国人颜面上难看点罢了。由于美军已经清楚地掌握日军主要攻击目标是中途岛，所以日军此次佯攻作战完全没有达到目的。
山本五十六为什么直接越过日本联合舰队北方编队司令细萱直接给角田下命令呢？原因是日本主力舰队遭到了重大损失。
6月3日下午，日军机动编队以二十四节航速直扑中途岛，编队采确形队形，中央是四艘航母，四周是‘榛名’号和‘雾岛’号战列舰、‘利根’号和‘筑摩’号重巡洋舰、‘长良’号轻巡洋舰和12艘驱逐舰。距离中途岛越来越近，日军上下都比较紧张，舰上的对空了望哨多次将天空的星星看作是美军飞机的航行灯，接连发出虚警，使编队虚惊几回。
6月3日这一晚对于美军舰队的官兵而言，无疑是漫长的一夜＼多人写好了遗书，地勤人员则通宵苦干检查飞机，厨师忙碌地制作数以千计的三明治，作为明天的战斗快餐。倒是作为战斗主角的飞行员，异常的空闲，直到晚上9时，热闹的马拉松式的掷骰子赌博才宣告闭幕，因为美军历来迷信‘赌场得意，战场失意’，在战斗前夕赌博中大输的人，才会在战斗中拥有好运，所以输的人无一不是心中窃喜。
美军根据前几日的战斗接触，已预料到4日必会受到日军的袭击，做好了一切战斗准备，并通过破译密码已经掌握日军机动编队将从西北方向接近，只是还未发现，因此日出前，中途岛的岸基航空兵就向西北方向派出了pby巡逻机，并出动15架b—17轰炸机前去攻击昨天发现的日军登陆编队，而在海上的美军舰队，弗莱彻也于日出后从‘约克城’号航母派出10架sbd‘无畏’俯冲轰炸机前去搜索。
****凌晨1时30分，美军航母上的飞行员起床，开始用牛排煎蛋早餐。几乎同时，几百千米之外，日军航母上的飞行员也开始进早餐，那是由米饭、豆汤、腌菜、干栗子，还有米酒组成的传统的征战餐，士气高昂的飞行员一边用餐，一边互祝胜利。****凌晨2时45分，日军机动编队逼近中途岛，开始进行出击准备。南云的得力助手，作战参谋源田海军中佐不顾肺炎尚未痊愈，抱病来到指挥舰桥上。
4时30分，日军机动编队到达中途岛西北240海里处，按照预定计划从‘赤城’号和‘加贺’号航母各派出一架飞机，‘利根’号和‘筑摩’号巡洋舰各派两架水上飞机，‘榛名’号战列舰派一架水上飞机，共计7架侦察机对东南海域进行分区扇面搜索。
攻击机群就要起飞去空袭中途岛了，而南云对于美军舰队的动向仍然是一无所知。此刻，南云对敌情是这样判断的：美军舰队将会在日军攻击中途岛之后或从珍珠港出海，或从所罗门群岛北上；中途岛美军岸基飞机的空中巡逻主要是向西和向南，而不是机动编队所在的北面和西北面；美军空中巡逻半径估计约为500海里；美军既未察觉日军企图，也未发现机动编队；在机动编队附近没有迹象表明有美军舰队；因此可以先空袭中途岛，歼灭岛上岸基飞机后，再转头迎击美军舰队，并予以歼灭。
在此判断下，南云决定首先空袭中途岛。4时45分，从4艘航母上共起飞108架舰载机，由源田推荐的‘飞龙’号飞行分队长友永城市海军大尉代替他担任空中总指挥兼轰炸机领队长机，‘加贺’号飞行分队长小川正一海军大尉为鱼雷机领队长机，‘苍龙’号飞行分队长菅波曾治海军大尉则带领战斗机负责护航。
5时，4艘航母的飞行甲板上又摆满了飞机，这是第二攻击波，以便一发现美军舰队便可起飞迎击。第二攻击波和第一波一样，也是108架飞机，战斗机、轰炸机、鱼雷机各36架。轰炸机队的领队长机是‘苍龙’号飞行分队长江草卤海军少佐；鱼雷机领队长机是‘赤城’号飞行分队长村田重治海军少佐；战斗机领队长机是‘赤城’号飞行分队长板谷茂海军少佐。
5时52分，由霍华德。艾迪上尉驾驶的pby‘卡塔林纳’式水上侦察机发现日军机动编队，并借助云层的掩护巧妙避开日军战斗机的拦截，一面监视日军舰队一面向中途岛报告，“中途岛320度方位，距离180海里处，发现日军两艘航母及其警戒舰只！”在中途岛机场待命的4架挂载鱼雷的b—26轰炸机、6架tbf鱼雷机、12架sb2u俯冲轰炸机和16架sbd俯冲轰炸机就立即起飞，前往霍华德。艾迪上尉报告的海域。
此时日军的飞机也被中途岛的雷达发现，美军战斗机紧急起飞去拦截日军战机，但是日军零式战斗机显示了它的优越性能，成功击退了美战斗机的拦截。美机被击落16架，4架因伤在海上迫降，还有4架被击伤。日军只损失2架战斗机，而日军轰炸机和鱼雷机，无一损失。
日军攻击机群飞到中途岛上空的时候，小川率领的九七式俯冲轰炸机，冒着美军猛烈的高射炮火，超低空投下了所携带的250千克炸弹，九九式水平轰炸机则在3500米高度用800千克重磅炸弹集中轰炸了东岛机场，日机还轰炸了东岛和桑德岛的机库及其他地面设施。日军以3架九九式和1架九七式被击落的代价，炸毁了发电厂、储油罐、机库等一些地面设施。
6时07分，弗莱彻命令斯普鲁恩斯根据巡逻飞机报告的日舰队位置进行攻击。斯普鲁恩斯准备继续航行缩短同日军的距离，于9时再起飞飞机。但参谋长米尔斯。布郎宁上校认为如果7时起飞的话，将在日军攻击中途岛的飞机返回着舰时到达其上空，就可抓住这一有利时机进行攻击。
斯普鲁恩斯沉思片刻采纳了他的建议，于7时02分命令‘企业’号起飞14架tbd鱼雷机、33架sbd轰炸机和10架f4f战斗机，‘大黄蜂’号起飞15架tbd鱼雷机、35架sbd轰炸机和10架f4f战斗机，共117架飞机前去攻击，只留下8架轰炸机和36架战斗机用以自卫。
弗莱彻考虑到侦察机只发现了日军2艘航母，决定保留一半飞机，于8时30分只起飞了12架鱼雷机、17架轰炸机和6架战斗机。
7时刚过，从中途岛起飞的美军岸基飞机开始攻击日军舰队。首先是菲伯林上尉率领6架tbf‘复仇者’鱼雷机对日军‘飞龙’号和‘赤城’号两艘航空母舰进行攻击，在日军战斗机的拦截下被击落5架，仅1架投下鱼雷，未击中任何目标。
紧接着，柯林斯上尉率4架b—26轰炸机对‘赤城’号航母进行鱼雷集中攻击，均被‘赤城’号航母规避，反被击落2架。
南云忠一见美军岸基飞机威胁较大，而凌晨派出的侦察机又没发现附近有美军军舰，所以于7时15分下令在甲板上待命的第二攻击波的鱼雷机卸下鱼雷，换上炸弹，准备转用于攻击中途岛的地面目标。
而美国人和日本人都没有料到的是在美国舰队西北部的海域里，有几个潜望镜从海水里露了出来，它们在海水里游动着，慢慢跟着美国舰队移动。