美军兵败太平洋后，一直在寻找一种有效的方法遏制日本人的进攻势头，但要彻底地遏制日本这时还做不到。此时，日本在军舰和飞机的数量与质量上都占有巨大的优势，11个师团的士兵也身经百战，再加上战略和战术上的技巧，使日本的攻势看上去所向披靡，无往而不胜。
珍珠港事件后，美军想给日军点颜色看看。罗斯福更换了海军首脑，任命欧内斯特·金海军上将兼任舰队司令和海军作战部长，并派切斯特·尼米兹前往珍珠港，指挥太平洋舰队和太平洋上的一切海军行动。尼米兹到任后，很快组织只有4艘航空母舰及其护航舰的舰队袭击了在中太平洋岛屿上的日军，紧接着实施一项令人震惊的作战计划-轰炸东京。
1942年4月2日，新服役的“大黄蜂”号航空母舰从旧金山起航，舰载16架B-25轰炸机。为了不被敌人发现，“大黄蜂”号穿过北太平洋风暴区，在阿留申群岛和中途岛之间的一个指定地点同哈尔西海军中将的“企业”号会合。而后向九州海岸以西约600英里的起飞点前进。
日本大本营对美国出动这两支舰队一无所知。4月16日，飞行员们集中在甲板上，举行了一个特别的仪式。马克·米切尔上校把5枚勋章授给此次执行轰炸任务的第一位飞行员。
拿到勋章的飞行员把它们系在炸弹上，系好后，飞行员们还用粉笔写道：
“我不要火烧世界，我只火烧东京！”“请尝尝轰炸的味道吧！”仪式后的第二天下午，特遣舰队离起飞点只有24小时的水上里程，仍未被敌人发现。“大黄蜂”
号上的甲板人员对B-25轰炸机作了最后的检查，他们用起货机装上炸弹。当晚，雷达发现了日本海上警戒线最外层的哨艇。舰队改变了航向。第二天上午7时，在离起飞点还差100英里的时候，一艘敌船发现了特遣舰队。几分钟之后，“前卫”巡洋舰用炮火击沉了这艘小型勤务艇。
目标已经暴露怎么办？果断的哈尔西将军向“大黄蜂”号发出了起飞的信号，这时起飞飞机会冒着返回时油料耗尽的危险，所以，每架飞机都额外加了10罐5加仑的汽油，主油箱加得满满的。早晨7时20分。杜立德的双引擎轰炸机第一个起飞，朝东京方向飞去。其余的轰炸机也一架接一架地上了甲板。
当最后一架飞机被拖到起飞线时，时间是上午8时20分。
东京大本营虽然知道空袭要来了，但是按外线巡逻艇报告的方位来判断，美轰炸机得再过上一天才能到达。尽管如此，日军仍下令所有能出动的飞机都奉命进入戒备状态。近藤信竹中将奉命立即从横须贺海军基地出发，率舰队去截击美舰。上午9时，一架巡逻机报告说，在离本土约600英里的上空发现一架向西飞行的双引擎轰炸机。但是，谁也不相信这个报告，一是没见过美军的航母上有双引擎轰炸机，二是几乎没有人相信美国飞机能到东京上空进行轰炸。
4月18日是星期天，天气晴朗而暖和，东京街头熙熙攘攘，挤满了买东西和出来游玩的人群。虽然这天照例搞了一次防空演习，但人们咒骂这习以为常的演习是庸人自扰。
接近10时，杜立德驾机飞到日本沿海，比预定航线往北偏了80英里。他折向左方。飞机后部的领航员怀尔德纳开始观察有无追击的飞机，结果发现人们对这架飞机没有在意，照样干着自己的事。
但有一件事很巧，这天中午，东条英机恰好乘一架飞机从他视察的水户航空学校回来，在经过美机航线准备在附近一个机场降落时，从右方飞来了一架双引擎飞机，东条的秘书先看见了，等飞机飞近了，甚至连飞行员的脸都可以看见了，他猛然醒悟，大喊：“美国飞机！”东条大惊，出了一身冷汗。
美海军航空兵轰炸日本此时，东条无可奈何，自身无法迎击美军机群，组织起飞反击也来不及。几分钟后，杜立德到达目标上空。在进行低空轰炸时，弗里德·布里梅投下了第一颗炸弹。随后，飞机一架接一架飞过市区，把炸弹扔了下去。按照杜立德事先的命令，飞机除了不炸医院、学校和皇宫外，轰炸了东京大半个城市。
这次空袭摧毁了90座建筑物，但对城市造成了严重的破坏。更重要的是，谁也不相信日本会受到攻击，日本人自己更认为自己是世世代代不会遭受攻击的民族，而现在真的被轰炸了，在人们的心理上引起了难以言状的震动。
美军轰炸东京使日本的陆海军将领们丢尽了脸，他们愤怒了，立即决定向美军的太平洋基地再次实施打击。
日军军令部向联合舰队下达了6月初进攻中途岛的作战命令，山本五十六及整个舰队开始投入了最紧张的战役准备之中。
其实在美军轰炸东京的前半个月，日军就有了进攻中途岛的计划，但反对意见很多，主战派和反战派不得不作了一些妥协。
现在美军对东京的袭击打消了“保留者”的顾虑，使进攻中途岛的决心更趋于一致。1942年5月5日，日本军令部总长永野海军大将奉天皇命令，发布了《大本营海军部第十八号命令》，中途岛作战计划正式批准，并被命名为“米号作战”。
这次战役的意图有两个：一是对中途岛实施有限目标的军事占领，以此作为攻击夏威夷的航空基地；二是诱歼美国太平洋舰队，使日本在太平洋上的这一战略对手彻底丧失作战能力。
依据上述战役目标，山本将他这支庞大的联合舰队依据作战任务编为6支特混编队。第一支是由山本大将亲自率领的主力部队，第二支是由南云中将指挥的“第一机动部队”，第三支是由近藤信竹海军中将指挥的“中途岛攻略部队”，第四支是由细查戍子郎海军中将指挥的“阿留申攻略部队”，第五支是由小松辉久海军中将指挥的潜艇部队，第六支是由家原二四三海军中将指挥的“岸基航空部队”。
5月20日，日本派出两架水上飞机对珍珠港进行空中侦察，“米号作战”计划付诸实施。
在轰炸东京后的几天里，美国人急于要搞清楚日本海军的下一个战略目标是哪里。在美军截获的日军通信信号中，有一个AF名称出现的频率和次数明显增多。罗斯福和他的情报人员绞尽脑汁，在堆积如山的侦察电文中找到一架日军水上飞机曾计划在位于中途岛和夏威夷之间的一处礁群附近从潜艇上得到油料补充。电文中提到的“AF”就是中途岛的代号，中途岛很可能是日军下一个进攻目标。为进一步证实自己的判断，罗斯福来到太平洋舰队司令部，用明码电报报告说“淡水蒸馏器发生故障，不能使用……”试验日军“AF”情报是否真指中途岛。结果，两天后，罗斯福的情报人员终于监听到了日军“AF缺乏淡水”的报告。
接着美军又成功地破译了全部日军作战计划。针对日军的作战计划，尼米兹上将迅速调整了中途岛的防御力量。参谋人员根据情报中获取的日军航线，在海图上推算出美军航空母舰的最佳待机点-中途岛东北200海里海域。
尼米兹确信这一点的选择将会给美军带来扭转战局的好运，于是将这里命名为“幸运点”。
5月25日，由斯普鲁恩斯海军少将率领包括“企业”号，“大黄蜂”号在内的2艘航空母舰，6艘巡洋舰和9艘驱逐舰组成的第16混编队从珍珠港起航，先行开赴待机海域。第二天，以“约克城”号航空母舰为主由弗莱彻海军少将指挥的第17混编队也出航了，并于6月2日在“幸运点”会合，静候着猎物的来临。
随着时间的临近，联合舰队的所有官兵都在夜以继日地进行准备。但山本和他的幕僚们却都有点不放心，因为就在前两天，南洋作战的部队就发现西南太平洋海域有一支由2艘航空母舰组成的美军特混舰队在活动，这一情况说明美军在夏威夷方向不会再有航空母舰编队用于支援中途岛作战了。如果真是如此，那么山本煞费心机而苦心筹划的诱敌决战之计将全盘落空。
但战役准备一切就绪，山本并没有改变主意。
5月26日，日本已确定日本时间6月7日为中途岛的登陆日。
5月27日，在日本海军节这一天上午8时整，“第一机动部队”南云中将的旗舰航母“赤城”号升起了“按时起锚”的信号旗，紧接着，另3艘航空母舰“飞龙”“加贺”和“苍龙”号、8艘供应油船、2艘战列舰、3艘巡洋舰和12艘驱逐舰像离弦之箭向中途岛杀去。
6月4日清晨，美军中途岛岸基航空兵抢先发起攻击，分4个批次对首批进击中途岛的日军编队进行攻击。几乎同时南云也派出第一波次机群袭击中途岛。双方机队在日军编队上空展开厮杀。在日军战斗机疯狂的截杀和日舰猛烈的炮火下，美机如同飞蛾扑火，一架接一架坠入大海，但一架又跟着一架扑上来。美机的迎击使南云在进行了第一次空袭后，又下决心进行了第二次空袭。7时15分，南云下令再次空袭中途岛。
正在这时，巡逻机报告：“发现军舰10艘，好像是敌舰。方位10度，距中途岛40海里，航向150度，航速20节以上，时间7时28分。”
南云做梦也没想到敌舰会出现得如此突然，而且就隐藏在日本编队的附近。值此危难之际，南云决定在第二次空袭中途岛之前，首先攻击美舰。
在这个决定性的时刻，友永率领的第一波次攻击机由中途岛返回了航母。
这些飞机的油料已快用尽，要求立即降落。但是，甲板上已摆满了准备起飞的第二波次飞机，这批飞机在等待上批战斗机返回后，一同去执行攻击美舰的作战任务。但是，眼下的情况使南云很为难，起飞甲板上的飞机，母舰失去护航危险；让甲板上的攻击机撤回机库，先收回第一波次飞机和战斗机，等完成战斗准备后再攻击敌舰，就要耽误进攻的时间。
正在南云举棋未定之际，8时55分，侦察机又报告发现了美军航空母舰1艘、巡洋舰7艘和驱逐舰5艘，距中途岛40海里。于是，南云于9时18分将第一波次中途岛攻击队的战斗机全部收回。为避免再次受到中途岛美军岸基飞机的威胁和取得有利的阵位，南云部队以30节的航速向北驶去。
南云舰队转向不久，警戒舰向南云报告：“发现敌人机群向我接近。”南云立即命令战斗机起飞迎敌。远处飞来的美机在阳光下闪闪发亮，但在遭到了日军拦截机的攻击后相继拖着浓重的黑烟坠入海中。同时，“赤城”号的机关炮也对美机展开炮击，虽然有7架美机冲破日机的拦截向“飞龙”号投下几枚鱼雷，但都被“飞龙”号扭动着巨大的身躯躲过。其余41架美机几乎全部坠入大海。
在迎击美机攻击的过程中，日军航空母舰继续进行反击的准备，飞机一架架从机库提上，在飞行甲板上排列好。10时20分，南云下令起飞，飞机螺旋桨“嗡嗡”作响，航母逆风航行，只需5分钟日机便可全部升空，美军将要遭到致命的一击。
与此同时，美军中途岛派出的侦察机也较为具体地查明了日军航空母舰数量和位置，为了将日军置于美舰载机175海里的作战半径之内，斯普鲁恩斯从掌握的各方面情况判断，日军现在可能正在为袭击中途岛返航的飞机加油，这是个难得的机会，于是，他果断地下达了攻击日舰的命令。
“企业”号和“大黄蜂”号飞机分为4个机群歼敌，而“约克城”号的飞机则编为第5个机群。由于日舰转向航行，“大黄蜂”号、“企业”号上的轰炸机未在预定海域发现敌舰。在这种情况下，轰炸机群指挥员小麦克拉斯基少校作出了“这次海战中最为重要的一个决定”-开始方形搜索。几分钟后，这种搜索产生了奇迹般的效果，美机发现了日军航空母舰。此时日军战斗机已全部被美军前4个机群的飞机吸引到了低空，“约克城”号起飞的第五机群到达时，未遭任何拦截，就对“赤城”号、“加贺”号和“苍龙”号航空母舰同时发起了攻击。
