晚起飞酿厄运
6月2日，山本五十六的战列舰守候在中途岛西北1000公里的海面上，南云率领的突击舰队则在没有雷达的情况下，于浓雾中向中途岛驶去。由于能见度太差，无法派出观测机，整个舰队就是个睁眼瞎。到6月3日黎明，浓雾更浓，有发生碰撞的危险，南云不得已开启无线电，向各舰发布指令。不久，无线电就引来了9架美军“空中堡垒”轰炸机，但这些轰炸机轰炸准确性太差，炸弹白白丢在海里，日军舰队继续前进。尽管运气好，但这还是引起了山本的忧虑，他原本希望舰队在轰炸中途岛之前不被发现，但显然行迹已经败露。
6月3日傍晚，南云的舰队已迅速朝中途岛聚拢，次日拂晓就能抵达距中途岛320公里的攻击地点了。此时，美军两支特混编队，由弗莱彻少将和斯普鲁恩斯少将率领（前者担任指挥），正按计划在中途岛东北方向待命。当晚，弗莱彻率舰队向西南方向驶去，他深信，明天将是“美国海军史上最重要的日子”。
1942年6月4日凌晨，南云舰队第一攻击波机群36架俯冲轰炸机、36架水平轰炸机和36架零式战斗机，共108架飞机从4艘航空母舰上同时起飞，在永友丈市海军大尉的率领下，出发去攻击中途岛。南云命令第二攻击波飞机准备迎击美国舰队。同时，7架水上侦察机起飞搜索东、南两个方向的美军航母。但是重巡洋舰“利根”号的一架侦察机因为弹射器故障，起飞时间耽误了半个小时，本来这架飞机应该正好搜索到美军特混舰队上空，这一耽误，就没有发现美军舰队，给日本舰队带来了意想不到的厄运。
南云中将的判断
6月4日拂晓，中途岛派出的侦察机发回发现日军航母的报告，斯普鲁恩斯少将立即做出反应，准备攻击日军航母。美国舰队因为破译了日本海军的通讯密码，对敌人计划了如指掌。
当天清晨，日本舰载机向中途岛逼近。岛上美军早有准备，尼米兹已经往岛上调集了大批飞机。当日军108架攻击机群离中途岛还有150公里时，岛上飞机便起飞迎战。空战的结果，美军战斗机17架被击落，7架被击伤，日军零式战斗机没有损失。没有了美机拦截，日本攻击机群直扑中途岛，肆意轰炸了20分钟，被美军防空火炮击落了三分之一。领队的永友大尉在袭击结束后巡视，发现岛上的飞机跑道未被彻底摧毁，便给南云发电：“突击机群返航，有必要再次袭击。”
就在南云舰队向中途岛发起第一波攻击时，美军也在积极准备对南云舰队发动反击。清晨5时25分，一架美军侦察机在搜索时钻出云层，当飞行员发现一大批灰色战舰时，着实吓了一跳，赶紧向弗莱彻报告。弗莱彻立即组织攻击。
7时06分，由美军战斗机、鱼雷机、俯冲轰炸机组成的117架战机，从斯普鲁恩斯少将率领的第16特混编队“大黄蜂”号及“企业”号升空，奔向200海里外的南云舰队。8时40分，15海里以外的弗莱彻少将率领的第17特混编队“约克城”号上起飞了35架战机，投入进攻。
7时10分，首批到达南云舰队上空的是从中途岛起飞的10架美军鱼雷轰炸机。美军飞机排成单行，扑向日航空母舰。日军20架零式战斗机迎战。在日军战斗机截杀和日舰的猛烈炮火下，美机很快被击落7架，美机所发射的鱼雷全都错过目标。美机对南云舰队的首次空袭，使南云中将相信中途岛的防御力量还很强，于是决定接受永友大尉的报告，把原来准备用于对付美舰的飞机改为对中途岛进行第二次轰炸。此时，他仍然没有发现美军舰队。
模棱两可的报告
为了空袭中途岛，南云下令“赤城”号和“加贺”号两航母舰把飞行甲板上已经装好鱼雷的飞机送下机库，卸下鱼雷，换装对地攻击的高爆炸弹。这个命令是7时15分下达的，当机械兵把这些飞机从甲板上往下降时，航空母舰上气氛紧张而混乱。
7时30分，南云接到“利根”号那架推迟半小时起飞的侦察机发来的电报：距中途岛约200海里处发现10艘美国军舰。如果这10艘美舰中有航母，出动飞机来攻击就麻烦了。南云急令该侦察机继续查明敌人舰队中是否拥有航母。日军实在不走运，如果这架侦察机不是因故障推迟30分钟起飞，它本应在南云下达换弹命令前早就发现美舰。现在说什么都没用了，南云下达的命令是，暂停卸下鱼雷，看看形势再说。
就在南云等待侦察机继续侦查的结果的时候，空中再次响起警报。42架从中途岛起飞的美军B-17轰炸机和俯冲轰炸机扑向南云的舰队。但是，由于美军轰炸机没有战斗机护航，飞行员又都是新手，很快就被南云派出的零式战斗机击退。美军毫无战果，也够点儿背的！
8时09分，南云终于接到了那架侦察机传回的报告：美军编队是5艘巡洋舰和5艘驱逐舰，没有航母。南云终于松了一口气，考虑到中途岛的飞机总来轰炸，就命令继续卸下鱼雷装炸弹，准备攻击中途岛。
没想到过了10分钟，那架侦察机又报告，话说得模棱两可：美军舰队后面似乎跟着一艘航母。尽管不能确定情况，但南云情愿相信这样规模的舰队应该有航母。南云马上下令各舰停止给飞机装炸弹，将飞机再次送回机库重新装鱼雷，这一连串的换炸弹、换鱼雷，把日军机械兵都折腾晕了，日本航母的甲板上和机库里一片混乱，由于时间仓促，卸下的炸弹在甲板上堆得到处都是。
嫉贤妒能害处大
8时30分，空袭中途岛的第一波攻击机群返航，飞抵日本舰队的上空，准备降落。那些保护航空母舰的战斗机也需要降落加油。南云处于进退维谷的境地。“赤城”号和“加贺”号的攻击机正在进行换弹作业，一时无法起飞。虽然“苍龙”号和“飞龙”号航母上的攻击机还没有开始换弹，可以立即起飞，但所有战斗机都因刚才抗击美军飞机，需要加油和补充弹药，无法马上出动为攻击机护航。如果先让甲板上的第二波攻击机起飞，它们在攻击美军航母时，可能会因没有战斗机掩护而损失惨重。如果先清理甲板让第一波飞机降落，又可能失去战机。参谋长草鹿龙之介（山本推荐给南云的参谋）认为应先清理甲板，让第一波飞机降落，再组织攻击。
可是，这还来得及吗？于是“飞龙”号航母上的第二航母舰队司令山口多闻海军少将向南云建议：“我认为应立即命令攻击部队起飞。”这一建议是正确的，虽然出击的飞机将失去战斗机护航，但也比等着挨揍强。山口多闻是日本海军中公认的干才，很可能成为山本的继任，南云一直深深嫉恨他，因此不愿听从他的意见。最终，南云听从了草鹿的意见，决定把攻击时间推迟，首先收回空袭中途岛和拦截美军轰炸机的飞机，然后重新组织部队进攻美军特混舰队。
美军点儿真背
8时37分，日舰开始接收飞机着舰，返航的飞机相继降落在4艘航空母舰飞行甲板上。
9时18分，全部飞机降落完毕。50架战斗机加油完毕，立即起飞在舰队上空巡逻。南云命令舰队以30节的航速向北航行，以避开再来攻击的美机，准备全力进攻美军特混舰队。
还没等他进攻呢，美机先来了！9时25分，一队由“大黄蜂”号起飞的15架“复仇者”式鱼雷轰炸机编队发现了南云舰队，立即实施攻击。不幸的是，鱼雷机速度太低，又没有战斗机护航，而且它们的燃油即将耗尽，在这场自杀式攻击中，被日军零式战斗机和高射炮全部击落，30名飞行员除一人生还外全部遇难。
9时30分，从“企业”号、“约克城”号起飞的28架美军战机尾随而来，向“苍龙”号和“飞龙”号展开攻击。在日军战机的凶猛阻拦下，有9架美机还没来得及投下鱼雷就被击落，其余投下鱼雷的也无一命中。美军损失了20架鱼雷轰炸机。这还没完，几分钟后，从“企业”号起飞的美军12架鱼雷机在6架战斗机的掩护下，也飞临日舰上空，发起进攻，经过激烈空战，美军损失15架飞机，仍未获战果。日本军舰上频繁响起日军士兵狂呼“半在”（万岁）的声音，“皇军”真是“武运长久”啊！