日本聯(lián)合艦隊(duì)為實(shí)施這次戰(zhàn)役，集結(jié)了自日本海軍建立以來(lái)最龐大的一支力量，動(dòng)用包括運(yùn)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(duì)轄中途島進(jìn)攻編隊(duì)和第1機(jī)動(dòng)編隊(duì)；北方編隊(duì)轄第2機(jī)動(dòng)編隊(duì)和阿留申進(jìn)攻編隊(duì)。另外，還編有先遣部隊(duì)和岸基航空部隊(duì)，由聯(lián)合艦隊(duì)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(duì)先后由本土起航，預(yù)定于6月4日對(duì)中途島發(fā)起進(jìn)攻。
　　令日軍沒(méi)有想到的是，他們的一舉一動(dòng)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(bào)，掌握了日本進(jìn)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(duì)（由斯普魯恩斯少將指揮）和第17特混艦隊(duì)（由弗萊徹少將指揮），在中途島東北海域展開(kāi)，隱蔽待機(jī)。
　　1942年6月4日凌晨，由南云忠一率領(lǐng)的第1機(jī)動(dòng)編隊(duì)（航空母艦4艘、艦載機(jī)260多架、其他作戰(zhàn)艦艇17艘）進(jìn)至中途島西北240海里海域，中途島大海戰(zhàn)就此拉開(kāi)序幕。4時(shí)30分，南云派出第1波飛機(jī)108架飛往中途島。島上美軍發(fā)出警報(bào)，飛機(jī)升空迎敵,展開(kāi)激戰(zhàn)。日軍轟炸機(jī)襲擊機(jī)場(chǎng)，炸毀部分地面設(shè)施。由于島上防御加強(qiáng)，機(jī)場(chǎng)跑道未被摧毀。其間，南云的機(jī)動(dòng)編隊(duì)多次受到美岸基飛機(jī)的偵察、襲擾和攻擊。南云遂決定再次攻擊中途島。7時(shí)15分，美岸基魚(yú)雷機(jī)結(jié)束攻擊，南云卻下令已掛上魚(yú)雷準(zhǔn)備攻擊美艦的第2波飛機(jī)改裝炸彈攻擊中途島。7時(shí)28分，日偵察機(jī)報(bào)告發(fā)現(xiàn)美國(guó)艦隊(duì)。此時(shí)，在中途島東北海域待機(jī)的美特混艦隊(duì)正向日機(jī)動(dòng)編隊(duì)接近，并已派出第一、第二波飛機(jī)200多架。8時(shí)20分，日偵察機(jī)報(bào)告美艦隊(duì)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(jī)和擔(dān)任空中戰(zhàn)斗巡邏任務(wù)的戰(zhàn)斗機(jī)返航，隨后率艦隊(duì)北駛，以免遭到襲擊,并重新部署對(duì)敵艦隊(duì)的攻擊。約9時(shí)20分～10時(shí)26分，正當(dāng)日軍第二波飛機(jī)卸下炸彈重掛魚(yú)雷的混亂之際,美艦載魚(yú)雷機(jī)和俯沖轟炸機(jī)連續(xù)攻擊南云的航空母艦。日方雖有部分戰(zhàn)斗機(jī)臨空迎戰(zhàn)，但為時(shí)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(jī)動(dòng)編隊(duì)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(duì)西撤。中途島海戰(zhàn)至此結(jié)束。
　　擁有優(yōu)勢(shì)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(shí)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(shí)還企圖誘殲美國(guó)艦隊(duì)主力，對(duì)各部隊(duì)也賦予了各項(xiàng)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(duì)任務(wù)也較單一，航空母艦部隊(duì)的首要任務(wù)就是伏擊日軍艦隊(duì)。第二，在兵力部署上，日軍兵力極為分散。盡管日軍動(dòng)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(gè)相距甚遠(yuǎn)的戰(zhàn)場(chǎng)上，而在每個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上又分為相距數(shù)百海里的多路部隊(duì)。僅航空母艦就分屬于4支部隊(duì)，其中真正參戰(zhàn)的僅4艘，其他航空母艦均處于無(wú)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(duì)方在主要戰(zhàn)場(chǎng)的實(shí)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(dòng)向的準(zhǔn)確情報(bào)，并據(jù)此作出精確判斷和有針對(duì)性的部署，而日軍在戰(zhàn)前和開(kāi)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(shí)力對(duì)比。經(jīng)此一戰(zhàn)，美軍穩(wěn)定了太平洋戰(zhàn)場(chǎng)的戰(zhàn)局，使美國(guó)“先歐后亞”的戰(zhàn)略得以順利實(shí)施，為美軍逐漸由防御轉(zhuǎn)入進(jìn)攻創(chuàng)造了重要條件。