Αρχικές αεροπορικές επιθέσεις
Περίπου στις 09:00 της 3ης Ιουνίου, ένα περιπολικό αεροπλάνο του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ εντόπισε την Ιαπωνική Δύναμη Κατοχής 500 ναυτικά μίλια (580 μίλια, 930 χιλιόμετρα) δυτικά-νοτιοδυτικά του Μίντγουεϊ. Τρεις ώρες αργότερα, οι Αμερικανοί εντόπισαν την ιαπωνική μεταφορική ομάδα 570 ναυτικά μίλια (660 μίλια, 1.060 χιλιόμετρα) δυτικά. Επιτέθηκαν, αλλά καμία από τις βόμβες δεν έπληξε και δεν προκλήθηκαν σημαντικές ζημιές. Νωρίς το επόμενο πρωί το ιαπωνικό πετρελαιοφόρο Akebono Maru χτυπήθηκε από τορπίλη ενός επιτιθέμενου PBY. Αυτή ήταν η μόνη επιτυχής επίθεση τορπίλης από αέρος από τις ΗΠΑ σε όλη τη διάρκεια της μάχης.
Στις 04:30 της 4ης Ιουνίου, ο Ναγκούμο εξαπέλυσε την επίθεσή του στο Μίντγουεϊ. Αποτελούνταν από 36 βομβαρδιστικά καταδύσεων 36 βομβαρδιστικά τορπιλών, συνοδευόμενα από 36 μαχητικά Mitsubishi Zero. Ταυτόχρονα εξαπέλυσε αμυντική αεροπορική περιπολία μάχης. Τα οκτώ αεροπλάνα έρευνας του εκτοξεύτηκαν με 30 λεπτά καθυστέρηση.
Τα ιαπωνικά σχέδια αναγνώρισης ήταν ανεπαρκή, με πολύ λίγα αεροσκάφη για να καλύψουν τις περιοχές έρευνας. Οι αποφάσεις του Γιαμαμότο είχαν γίνει πλέον σοβαρό πρόβλημα.
Καθώς τα βομβαρδιστικά και τα μαχητικά του Ναγκούμο απογειώνονταν, 11 PBY έφευγαν από το Midway για να αναζητήσουν ιαπωνικά πλοία. Ανέφεραν ότι είδαν δύο ιαπωνικά αεροπλανοφόρα με άδεια καταστρώματα, πράγμα που σήμαινε ότι μια αεροπορική επιδρομή ήταν καθ' οδόν. Τα αμερικανικά ραντάρ εντόπισαν τον εχθρό σε απόσταση αρκετών μιλίων και τα αεροπλάνα στάλθηκαν για να υπερασπιστούν το Midway. Τα βομβαρδιστικά κατευθύνθηκαν για να επιτεθούν στον ιαπωνικό στόλο αεροπλανοφόρων. Τα αμερικανικά μαχητικά παρέμειναν πίσω για να υπερασπιστούν το Midway. Στις 06:20 ιαπωνικά αεροσκάφη αεροπλανοφόρων βομβάρδισαν και προκάλεσαν σοβαρές ζημιές στην αμερικανική βάση. Οι πιλότοι μαχητικών των πεζοναυτών με βάση το Midway, που πετούσαν F4F και παρωχημένα F2A, αναχαίτισαν τους Ιάπωνες και είχαν πολλές απώλειες. Τα περισσότερα από τα αμερικανικά αεροσκάφη καταρρίφθηκαν στα πρώτα λεπτά- αρκετά υπέστησαν ζημιές και μόνο δύο μπόρεσαν να πετάξουν. Συνολικά, 3 F4F και 13 F2A καταρρίφθηκαν. Τα αμερικανικά αντιαεροπορικά πυρά ήταν ακριβή προκαλώντας ζημιές σε πολλά ιαπωνικά αεροσκάφη και καταστρέφοντας τέσσερα.
Από τα 108 ιαπωνικά αεροσκάφη που συμμετείχαν σε αυτή την επίθεση, 11 καταστράφηκαν, 14 υπέστησαν σοβαρές ζημιές και 29 υπέστησαν ζημιές. Η αρχική ιαπωνική επίθεση δεν κατέστρεψε το Midway: Τα αμερικανικά βομβαρδιστικά μπορούσαν ακόμη να χρησιμοποιούν την αεροπορική βάση για ανεφοδιασμό και επίθεση κατά της ιαπωνικής δύναμης εισβολής. Οι περισσότερες από τις χερσαίες άμυνες του Μίντγουεϊ ήταν άθικτες. Μια άλλη αεροπορική επίθεση για την καταστροφή της άμυνας του Μίντγουεϊ θα ήταν απαραίτητη για να μπορέσουν τα στρατεύματα να αποβιβαστούν στην ξηρά μέχρι τις 7 Ιουνίου.
Αμερικανικά βομβαρδιστικά με βάση το Midway πραγματοποίησαν αρκετές επιθέσεις στον ιαπωνικό στόλο αεροπλανοφόρων. Σε αυτές περιλαμβάνονταν έξι Grumman Avengers από το VT-8 του Hornet (το Midway ήταν η πρώτη πολεμική αποστολή για τους ιπτάμενους του VT-8, και ήταν η πρώτη μάχη του TBF), η 241η Μοίρα Αναγνωριστικών-Βομβαρδιστικών Πεζοναυτών (VMSB-241), αποτελούμενη από έντεκα SB2U-3 και δεκαέξι SBD, καθώς και τέσσερα B-26 της USAAF, οπλισμένα με τορπίλες, και δεκαπέντε B-17. Οι Ιάπωνες απέκρουσαν αυτές τις επιθέσεις. Οι ΗΠΑ έχασαν δύο μαχητικά, πέντε TBF, δύο SB2U, οκτώ SBD και δύο B-26.
Ένα B-26, αφού υπέστη σοβαρές ζημιές από αντιαεροπορικά πυρά, βούτηξε κατευθείαν προς το Akagi. Το αεροπλάνο πέρασε ελάχιστα δίπλα από τη γέφυρα του αεροπλανοφόρου, γεγονός που θα μπορούσε να είχε σκοτώσει τον Ναγκούμο και το επιτελείο του. Αυτό μπορεί να έκανε τον Nagumo να αποφασίσει να εξαπολύσει νέα επίθεση στο Midway, παρά τη διαταγή του Yamamoto να διατηρήσει την εφεδρική δύναμη για επιχειρήσεις κατά πλοίων.
Απόφαση του Nagumo
Ο ναύαρχος Ναγκούμο είχε κρατήσει τα μισά αεροσκάφη του σε εφεδρεία. Πρόκειται για δύο μοίρες βομβαρδιστικών καταδύσεων και βομβαρδιστικών τορπιλών. Στις 07:15 ο Ναγκούμο διέταξε τα εφεδρικά αεροσκάφη του να οπλιστούν εκ νέου με βόμβες για χρήση εναντίον χερσαίων στόχων. Στις 07:40 ένα αναγνωριστικό αεροπλάνο από το Tone είδε μια μεγάλη αμερικανική ναυτική δύναμη στα ανατολικά. Φαίνεται ότι ο Ναγκούμο δεν έλαβε την αναφορά πριν από τις 08:00. Ο Ναγκούμο ανέτρεψε τη διαταγή του, αλλά χρειάστηκαν 40 λεπτά μέχρι το ανιχνευτικό αεροπλάνο του Τόνε να αναγγείλει τελικά στον ασύρματο ότι υπήρχε ένα αεροπλανοφόρο στην αμερικανική δύναμη. Αυτό ήταν ένα από τα αεροπλανοφόρα της TF 16. Το άλλο αεροπλανοφόρο δεν είχε εντοπιστεί.
Ο Ναγκούμο δεν ήξερε τώρα τι να κάνει. Ο υποναύαρχος Tamon Yamaguchi συνέστησε στον Nagumo να χτυπήσει με τις διαθέσιμες δυνάμεις: 18 βομβαρδιστικά καταδύσεων Aichi D3A το καθένα στο Sōryū και το Hiryū και τα μισά αεροσκάφη περιπολίας κάλυψης. Ωστόσο, η ευκαιρία του Ναγκούμο να πλήξει τα αμερικανικά πλοία ήταν πλέον περιορισμένη. Η δύναμη κρούσης του Midway θα επέστρεφε σύντομα και έπρεπε να προσγειωθεί ή να συντριβεί στη θάλασσα. Εξαιτίας της συνεχούς δραστηριότητας στο κατάστρωμα διακυβέρνησης, οι Ιάπωνες δεν κατάφεραν να βάλουν τα εφεδρικά τους αεροπλάνα στο κατάστρωμα διακυβέρνησης για εκτόξευση. Τα λίγα αεροσκάφη που ήταν έτοιμα ήταν αμυντικά μαχητικά αεροσκάφη. Η εκτόξευση των αεροσκαφών θα απαιτούσε τουλάχιστον 30 έως 45 λεπτά. Με την άμεση εκτόξευση, ο Ναγκούμο θα χρησιμοποιούσε μέρος της εφεδρείας του χωρίς τα κατάλληλα όπλα κατά πλοίων. Μόλις είχε δει πόσο εύκολα είχαν καταρριφθεί αμερικανικά βομβαρδιστικά χωρίς συνοδεία. Η κακή πειθαρχία έκανε πολλά από τα ιαπωνικά βομβαρδιστικά να απαλλαγούν από τις βόμβες τους και να προσπαθήσουν να πολεμήσουν τα F4F που τα αναχαίτιζαν. Οι ιαπωνικοί κανόνες για τα αεροπλανοφόρα προτιμούσαν τα πλήρη πλήγματα, και δεδομένου ότι ο Ναγκούμο δεν γνώριζε ότι η αμερικανική δύναμη περιλάμβανε ένα αεροπλανοφόρο, η αντίδρασή του ακολούθησε τους ιαπωνικούς κανόνες. Επιπλέον, η άφιξη μιας άλλης αμερικανικής αεροπορικής επίθεσης στις 07:53 έκανε τον Nagumo να θέλει να επιτεθεί ξανά στο νησί. Ο Ναγκούμο αποφάσισε να περιμένει την προσγείωση της πρώτης δύναμης κρούσης και στη συνέχεια να εκτοξεύσει την εφεδρική, η οποία θα ήταν μέχρι τότε οπλισμένη και έτοιμη.
Τα αεροπλανοφόρα του Φλέτσερ είχαν εκτοξεύσει τα αεροπλάνα τους από τις 07:00, οπότε τα αεροσκάφη που επιτέθηκαν στο Ναγκούμο ήταν ήδη καθ' οδόν. Ο Ναγκούμο δεν μπορούσε να κάνει τίποτα γι' αυτό. Αυτό ήταν το ελάττωμα στα σχέδια του Γιαμαμότο.
Επιθέσεις στον ιαπωνικό στόλο
Οι Αμερικανοί είχαν ήδη εξαπολύσει τα αεροπλανοφόρα τους εναντίον των Ιαπώνων. Ο ναύαρχος Φλέτσερ, διοικητής στο Yorktown, και έχοντας αναφορές για εντοπισμό PBY από νωρίς το πρωί, διέταξε επίθεση κατά των Ιαπώνων το συντομότερο δυνατό. Κράτησε το Yorktown σε εφεδρεία σε περίπτωση που εντοπίζονταν άλλα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα. (Οι οδηγίες του Fletcher προς τον Spruance εστάλησαν από τον Nimitz, ο οποίος είχε παραμείνει στην ξηρά).
Ο Spruance σκέφτηκε ότι, αν και η απόσταση ήταν μεγάλη, μια επίθεση θα μπορούσε να πετύχει. Έδωσε την εντολή να ξεκινήσει η επίθεση γύρω στις 06:00. Ο Fletcher, αφού ολοκλήρωσε τις δικές του αναγνωριστικές πτήσεις, ακολούθησε στις 08:00 από το Yorktown.
Ο ναύαρχος Fletcher, διοικητής της δύναμης κρούσης Yorktown, μαζί με τον πλοίαρχο Elliott Buckmaster, διοικητή του Yorktown, και τα επιτελεία τους είχαν εμπειρία στην εκτέλεση πλήρους πλήγματος εναντίον εχθρικής δύναμης στη Θάλασσα των Κοραλλιών. Αλλά δεν μπορούσαν να μεταδώσουν αυτά που είχαν μάθει στο Enterprise και το Hornet, τα οποία διατάχθηκαν να εξαπολύσουν το πρώτο πλήγμα. Ο Spruance διέταξε τα αεροσκάφη να πάνε αμέσως στο στόχο, καθώς η καταστροφή των εχθρικών αεροπλανοφόρων ήταν σημαντική για την ασφάλεια των πλοίων του. Ο Spruance αποφάσισε ότι ήταν πιο σημαντικό να επιτεθεί το συντομότερο δυνατό, παρά να συντονίσει την επίθεση από αεροσκάφη διαφορετικών τύπων και ταχυτήτων (μαχητικά, βομβαρδιστικά και τορπιλοβόλα). Οι αμερικανικές μοίρες πήγαν στο στόχο σε πολλές διαφορετικές ομάδες. Ήλπιζε ότι θα έβρισκε τον Ναγκούμο με τα καταστρώματα πτήσης του γεμάτα αεροπλάνα.
Τα αμερικανικά αεροσκάφη των αεροπλανοφόρων δυσκολεύτηκαν να εντοπίσουν τον στόχο. Το πλήγμα από το Hornet, με επικεφαλής τον πλωτάρχη Stanhope C. Ring, δεν πέταξε προς τη σωστή κατεύθυνση. Τα καταδυτικά βομβαρδιστικά της ομάδας οκτώ δεν πέτυχαν τα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα. [Σελίδα χρειάζεται] Η Μοίρα Τορπιλών 8 πέταξε προς τη σωστή κατεύθυνση. Ωστόσο, τα 10 F4F του Hornet είχαν ξεμείνει από καύσιμα και αναγκάστηκαν να συντριβούν στον ωκεανό. Η μοίρα του Waldron είδε τα εχθρικά αεροπλανοφόρα και άρχισε να επιτίθεται στις 09:20, ακολουθούμενη από τη Μοίρα Τορπιλών 6 (VT-6, από το Enterprise), της οποίας τα μαχητικά Wildcat που συνόδευαν επίσης έμειναν από καύσιμα και αναγκάστηκαν να γυρίσουν πίσω στις 09:40. Χωρίς συνοδεία μαχητικών, και τα δεκαπέντε TBD Devastator της VT-8 καταρρίφθηκαν χωρίς να μπορέσουν να προκαλέσουν ζημιές, με μοναδικό επιζώντα τον Σημαιοφόρο George Gay. Το VT-6 έχασε 10 από τα 14 Devastator του, και 10 από τα 12 Devastator του VT-3 του Yorktown καταρρίφθηκαν χωρίς χτυπήματα. Μέρος του προβλήματος ήταν η κακή απόδοση των τορπιλών Mark 13. Οι ανώτεροι αξιωματικοί του Ναυτικού και του Γραφείου Πυροβολικού δεν ρώτησαν ποτέ γιατί έξι τορπίλες, που είχαν εκτοξευθεί τόσο κοντά στα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα, δεν απέφεραν κανένα χτύπημα. Η ιαπωνική πολεμική αεροπορική περίπολος, που πετούσε Mitsubishi A6M2 Zeros κατέρριψε τα μη συνοδευόμενα, αργά, υποοπλισμένα TBD. Μερικά TBD κατάφεραν να πλησιάσουν αρκετά ώστε να ρίξουν τις τορπίλες τους και να πυροβολήσουν με τα πολυβόλα τους τα εχθρικά πλοία. Αυτό έκανε τα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα να κάνουν απότομες στροφές. Το TBD Devastator δεν χρησιμοποιήθηκε ποτέ ξανά σε μάχη.
Παρά την αποτυχία τους να πετύχουν κάποιο χτύπημα, οι αμερικανικές τορπιλοεπιθέσεις έκαναν τα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα να μην μπορούν να προετοιμαστούν και να εξαπολύσουν το δικό τους χτύπημα. Έβγαλαν επίσης εκτός θέσης την ιαπωνική αεροπορική περίπολο μάχης (CAP). Επίσης, πολλά Ζέρος είχαν εξαντλήσει τα πυρομαχικά και τα καύσιμα. Η εμφάνιση μιας τρίτης επίθεσης τορπιλοπλάνων από τα νοτιοανατολικά από την Μοίρα Τορπιλών 3 (VT-3 από το Yorktown) στις 10:00 έκανε την ιαπωνική CAP να πετάξει προς τη νοτιοανατολική γωνία του στόλου. Η καλύτερη πειθαρχία και η χρησιμοποίηση περισσότερων Zeroes για την CAP ίσως επέτρεπαν στον Nagumo να αποτρέψει τις ζημιές που προκάλεσαν οι επερχόμενες αμερικανικές επιθέσεις.
Τρεις μοίρες SBD από το Enterprise και το Yorktown (VB-6, VS-6 και VB-3, αντίστοιχα) πλησίαζαν από τα νοτιοδυτικά και βορειοανατολικά. Οι δύο μοίρες από το Enterprise είχαν εξαντλήσει τα καύσιμα τους λόγω του χρόνου που ξόδεψαν αναζητώντας τον εχθρό. Ωστόσο, ο διοικητής της μοίρας αποφάσισε να συνεχίσει την αναζήτηση. Εντόπισε το ιαπωνικό αντιτορπιλικό Arashi. Κινούνταν για να επανενωθεί με τα αεροπλανοφόρα του Ναγκούμο, αφού είχε κάνει ανεπιτυχώς βυθομέτρηση του αμερικανικού υποβρυχίου Ναυτίλος. Ο Ναυτίλος είχε προηγουμένως επιτεθεί ανεπιτυχώς στο θωρηκτό Kirishima. Μερικά βομβαρδιστικά χάθηκαν από έλλειψη καυσίμων πριν ξεκινήσει η επίθεση.
Η απόφαση του McClusky να συνεχίσει την έρευνα αποτέλεσε μεγάλη βοήθεια για την αμερικανική ομάδα κρούσης αεροπλανοφόρων και τις δυνάμεις στο Midway. Και οι τρεις αμερικανικές μοίρες καταδυτικών βομβαρδιστικών (VB-6, VS-6 και VB-3) έφτασαν την κατάλληλη στιγμή για να επιτεθούν. Τα περισσότερα από τα ιαπωνικά CAP έψαχναν για τα τορπιλοπλάνα. Τα οπλισμένα ιαπωνικά αεροσκάφη κρούσης γέμισαν τα καταστρώματα των υπόστεγων, οι σωλήνες καυσίμων κείτονταν στα καταστρώματα και οι βόμβες και οι τορπίλες βρίσκονταν κοντά στα υπόστεγα, με αποτέλεσμα τα ιαπωνικά αεροπλανοφόρα να κινδυνεύουν πολύ να υποστούν ζημιές.
Ξεκινώντας στις 10:22, οι δύο μοίρες της αεροπορικής ομάδας του Enterprise χωρίστηκαν και επιτέθηκαν σε δύο στόχους. Κατά λάθος, και οι δύο ομάδες επιτέθηκαν στο Kaga. Ο υποπλοίαρχος Richard Halsey Best και δύο άλλα αεροσκάφη κατευθύνθηκαν βόρεια για να επιτεθούν στο Akagi. Δεχόμενο επίθεση από σχεδόν δύο πλήρεις μοίρες, το Kaga χτυπήθηκε από τέσσερις ή πέντε βόμβες, οι οποίες προκάλεσαν σοβαρές ζημιές και ξεκίνησαν πυρκαγιές που δεν μπορούσαν να σβήσουν. Μία από τις βόμβες προσγειώθηκε κοντά στη γέφυρα, σκοτώνοντας τους περισσότερους από τους ανώτερους αξιωματικούς.
Αρκετά λεπτά αργότερα, ο Best και δύο αεροπλάνα έπεσαν πάνω στο Akagi. Αν και το Akagi δέχτηκε ένα άμεσο χτύπημα (από τον Πλωτάρχη Best). Χτύπησε τον ανελκυστήρα του καταστρώματος και έφτασε μέχρι το πάνω κατάστρωμα του υπόστεγου. Ανατινάχθηκε ανάμεσα στα οπλισμένα και ανεφοδιασμένα με καύσιμα αεροσκάφη. Μια άλλη βόμβα εξερράγη υποβρυχίως, η οποία λύγισε το κατάστρωμα πτήσης και προκάλεσε ζημιές στο πηδάλιο.
Το VB-3 του Yorktown, με διοικητή τον Max Leslie, επιτέθηκε στο Sōryū. Έλαβαν τουλάχιστον τρία χτυπήματα και προκάλεσαν πολλές ζημιές. Το VT-3 στόχευσε το Hiryū, αλλά δεν δέχτηκε κανένα χτύπημα.
Μέσα σε έξι λεπτά, ο Sōryū και ο Kaga πήραν φωτιά. Το Akagi υπέστη επίσης σοβαρές ζημιές. Οι Ιάπωνες ήλπιζαν ότι το Akagi θα μπορούσε να σωθεί ή να ρυμουλκηθεί πίσω στην Ιαπωνία. Τελικά, και τα τρία αεροπλανοφόρα εγκαταλείφθηκαν τελικά και βυθίστηκαν.
Ιαπωνικές αντεπιθέσεις
Hiryū, το μοναδικό επιζών ιαπωνικό αεροπλανοφόρο που δέχθηκε επίθεση. Η πρώτη επίθεση του Hiryū αποτελούνταν από 18 καταδυτικά βομβαρδιστικά και έξι συνοδευτικά μαχητικά. Ακολούθησαν τα αμερικανικά αεροσκάφη που υποχωρούσαν και επιτέθηκαν στο Yorktown, χτυπώντας το με τρεις βόμβες, οι οποίες άνοιξαν μια τρύπα στο κατάστρωμα, έσβησαν τους λέβητες και κατέστρεψαν αρκετά αντιαεροπορικά πυροβόλα. Παρά τις ζημιές, οι ομάδες επισκευής κατάφεραν να επιδιορθώσουν το κατάστρωμα διακυβέρνησης και να φτιάξουν αρκετούς λέβητες μέσα σε μία ώρα. Στην επίθεση αυτή χάθηκαν δώδεκα ιαπωνικά καταδυτικά βομβαρδιστικά και τέσσερα συνοδευτικά μαχητικά.
Περίπου μία ώρα αργότερα, πραγματοποιήθηκε η δεύτερη επίθεση του Hiryū. Αποτελούνταν από δέκα τορπιλοβόλα και έξι συνοδευτικά Α6Μ. Οι προσπάθειες επισκευής των ΗΠΑ είχαν γίνει τόσο καλά, ώστε οι Ιάπωνες υπέθεσαν ότι πρέπει να ήταν ένα διαφορετικό, άθικτο αεροπλανοφόρο. Κατά την επίθεση, το Yorktown χτυπήθηκε από δύο τορπίλες- έχασε όλη την ισχύ του και παρουσίασε κλίση προς τα αριστερά, γεγονός που το έθεσε εκτός μάχης. Ο ναύαρχος Φλέτσερ μετέφερε το επιτελείο του στο βαρύ καταδρομικό Αστόρια. Κανένα από τα αεροπλανοφόρα της Task Force 16 του Spruance δεν υπέστη ζημιές.
Η είδηση των δύο χτυπημάτων, με τις αναφορές ότι το καθένα είχε βυθίσει ένα αμερικανικό αεροπλανοφόρο (στην πραγματικότητα το Yorktown και στις δύο περιπτώσεις), βελτίωσε σημαντικά το ηθικό στο Kido Butai. Τα ελάχιστα αεροσκάφη του που είχαν επιζήσει ανασύρθηκαν όλα στο Hiryū, όπου προετοιμάστηκαν για μια επίθεση εναντίον αυτού που πίστευαν ότι ήταν το μοναδικό εναπομείναν αμερικανικό αεροπλανοφόρο.
Αμερικανική αντεπίθεση
Αργά το απόγευμα, ένα αναγνωριστικό αεροσκάφος του Yorktown εντόπισε το Hiryū. Το Enterprise εξαπέλυσε μια επίθεση βομβαρδιστικών καταδύσεων (συμπεριλαμβανομένων 10 SBD από το Yorktown). Παρά το γεγονός ότι το Hiryū αμυνόταν από περισσότερα από δώδεκα μαχητικά Zero, η επίθεση του Enterprise ήταν επιτυχής: τέσσερις, πιθανώς πέντε βόμβες έπληξαν το Hiryū, αφήνοντάς το να καεί και να μην μπορεί να χειριστεί αεροσκάφη. (Το χτύπημα του Hornet στόχευε τα πλοία συνοδείας, αλλά δεν είχε κανένα χτύπημα.) Μετά από απέλπιδες προσπάθειες να ελεγχθεί η φωτιά, το μεγαλύτερο μέρος του πληρώματος που είχε απομείνει στο Hiryū απομακρύνθηκε από το πλοίο. Ο υπόλοιπος στόλος συνέχισε να πλέει βορειοανατολικά για να προλάβει τα αμερικανικά αεροπλανοφόρα. Το Hiryū παρέμεινε εν πλω για αρκετές ακόμη ώρες. Ανακαλύφθηκε από αεροσκάφος του ελαφρού αεροπλανοφόρου Hōshō. Αυτό δημιούργησε ελπίδες ότι θα μπορούσε να σωθεί ή να ρυμουλκηθεί πίσω στην Ιαπωνία. Ωστόσο, αμέσως μετά τον εντοπισμό του, το Hiryū βυθίστηκε. Ο υποναύαρχος Γιαμαγκούτσι επέλεξε να βυθιστεί μαζί με το πλοίο του, κοστίζοντας στην Ιαπωνία τον καλύτερο αξιωματικό αεροπλανοφόρου της.
Καθώς έπεφτε το σκοτάδι, και οι δύο πλευρές σκέφτηκαν την κατάσταση και έκαναν σχέδια δράσης. Ο ναύαρχος Φλέτσερ αναγκάστηκε να εγκαταλείψει το Γιόρκταουν. Θεωρούσε ότι δεν μπορούσε να διοικήσει από ένα καταδρομικό. Ανέθεσε τη διοίκηση στον Spruance. Ο Spruance ήξερε ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες είχαν κερδίσει μια μεγάλη νίκη, αλλά δεν ήταν ακόμη σίγουρος για το ποιες ιαπωνικές δυνάμεις παρέμεναν. Ήθελε να προστατεύσει το Midway και τα αεροπλανοφόρα του. Ακολούθησε τον Ναγκούμο κατά τη διάρκεια της ημέρας και συνέχισε να τον ακολουθεί καθώς έπεφτε η νύχτα. Τελικά, φοβούμενος μια πιθανή νυχτερινή μάχη με ιαπωνικά πλοία και πιστεύοντας ότι ο Γιαμαμότο εξακολουθούσε να σκοπεύει να εισβάλει, ο Spruance υποχώρησε προς τα ανατολικά. Τα μεσάνυχτα γύρισε δυτικά προς τον εχθρό. Ο Γιαμαμότο αποφάσισε να συνεχίσει τις επιθέσεις και έστειλε τα εναπομείναντα πλοία του να ψάξουν ανατολικά για τα αμερικανικά αεροπλανοφόρα. Έστειλε επίσης ένα καταδρομικό για να βομβαρδίσει το νησί. Τα ιαπωνικά πλοία δεν κατάφεραν να έρθουν σε επαφή με τους Αμερικανούς λόγω της απόφασης του Spruance να οπισθοχωρήσει ανατολικά και ο Yamamoto διέταξε υποχώρηση προς τα δυτικά.
Ο Spruance απέτυχε να ανακτήσει επαφή με τις δυνάμεις του Yamamoto στις 5 Ιουνίου, παρόλο που έκανε πολλές έρευνες. Προς το τέλος της ημέρας εξαπέλυσε επίθεση εναντίον οποιουδήποτε πλοίου της δύναμης αεροπλανοφόρων του Ναγκούμο. Η επίθεση αυτή δεν πέτυχε την κύρια ομάδα πλοίων του Γιαμαμότο. Δεν έπληξε κανένα ιαπωνικό αντιτορπιλικό. Τα αεροπλάνα κρούσης επέστρεψαν στα αεροπλανοφόρα μετά το σούρουπο. Ο Spruance διέταξε το Enterprise και το Hornet να ανάψουν τα φώτα τους για να βοηθήσουν τις αποβιβάσεις.
Στις 02:15 τη νύχτα της 5/6 Ιουνίου, το Tambor του Αντιπλοιάρχου John Murphy, που βρισκόταν στα 90 ναυτικά μίλια (100 μίλια, 170 χιλιόμετρα) δυτικά του Midway, έκανε τη δεύτερη από τις σημαντικότερες συνεισφορές των υποβρυχίων στην έκβαση της μάχης. Βλέποντας διάφορα πλοία, ούτε ο Murphy ούτε ο εκτελεστικός του αξιωματικός, Ray Spruance, Jr. δεν μπόρεσαν να τα αναγνωρίσουν. Θεωρώντας ότι μπορεί να επρόκειτο για αμερικανικά πλοία, ο Murphy δεν πυροβόλησε, αλλά ανέφερε τα πλοία στον Ναύαρχο Robert English, Διοικητή της Δύναμης Υποβρυχίων του Στόλου του Ειρηνικού (COMSUBPAC). Η αναφορά αυτή στάλθηκε στον Νίμιτς, ο οποίος στη συνέχεια την έστειλε στον Spruance. Ο Spruance υπέθεσε ότι επρόκειτο για τη δύναμη εισβολής και κινήθηκε για να την εμποδίσει, παραμένοντας 100 ναυτικά μίλια (120 μίλια, 190 χιλιόμετρα) βορειοανατολικά του Midway.
Τα πλοία που είδε ο Tambor ήταν τα τέσσερα καταδρομικά και δύο αντιτορπιλικά που είχε στείλει ο Yamamoto για να βομβαρδίσουν το Midway. Στις 02:55 τα πλοία αυτά έλαβαν τη διαταγή του Γιαμαμότο να υποχωρήσουν και άλλαξαν πορεία. Περίπου ταυτόχρονα με την αλλαγή πορείας, το Tambor εντοπίστηκε και για να αποφύγουν την επίθεση υποβρυχίου το Mogami και το Mikuma συγκρούστηκαν μεταξύ τους, προκαλώντας σοβαρές ζημιές στην πλώρη του Mogami. Το λιγότερο σοβαρά κατεστραμμένο Mikuma επιβράδυνε στους 12 κόμβους (22 χιλιόμετρα την ώρα, 14 μίλια την ώρα). Αυτή ήταν η μεγαλύτερη ζημιά που πέτυχε οποιοδήποτε από τα 18 υποβρύχια που είχαν αναπτυχθεί για τη μάχη. Μόνο στις 04:12 ο ουρανός φώτισε αρκετά ώστε ο Μέρφι να βεβαιωθεί ότι τα πλοία ήταν ιαπωνικά, οπότε η παραμονή στην επιφάνεια ήταν επικίνδυνη, και βούτηξε για να πλησιάσει για επίθεση. Η επίθεση ήταν ανεπιτυχής, και γύρω στις 06:00 ανέφερε τελικά δύο καταδρομικά κλάσης Mogami με κατεύθυνση προς τα δυτικά.
Τις επόμενες δύο ημέρες, πρώτα το Midway και στη συνέχεια τα αεροπλανοφόρα του Spruance εξαπέλυσαν αρκετές επιθέσεις. Το Mikuma βυθίστηκε από Dauntlesses, ενώ το Mogami επέζησε από τις ζημιές και επέστρεψε στην πατρίδα του για επισκευές. Τα αντιτορπιλικά Arashio και Asashio βομβαρδίστηκαν επίσης και δέχθηκαν πολυβόλα κατά τη διάρκεια της τελευταίας από αυτές τις επιθέσεις.
Το Yorktown ρυμουλκήθηκε από το USS Vireo. Αργά το απόγευμα της 6ης Ιουνίου, ωστόσο, το I-168 έριξε τορπίλες- δύο έπληξαν το Yorktown, αλλά μια τρίτη έπληξε και βύθισε το αντιτορπιλικό USS Hammann, το οποίο παρείχε ενέργεια στο Yorktown. Το Hammann έσπασε στα δύο με απώλεια 80 ανθρώπινων ζωών. Το Yorktown βυθίστηκε λίγο μετά τις 05:00 της 7ης Ιουνίου.