Esialgsed õhurünnakud
3. juunil kell 09:00 märkas USA mereväe patrull-lennuk Jaapani okupatsiooniväe 500 meremiili (580 miili; 930 kilomeetrit) kaugusel Midwayst lääne-kagusuunas. Kolm tundi hiljem leidsid ameeriklased Jaapani transpordirühma 570 meremiili (660 miili; 1060 kilomeetrit) lääne pool. Nad ründasid, kuid ükski pomm ei tabanud ja suuri kahjustusi ei tekkinud. Järgmise päeva varahommikul tabas ründava PBY torpeedo Jaapani naftatankerit Akebono Maru. See oli ainus edukas USA õhust lähtuv torpeedorünnak kogu lahingu jooksul.
4. juunil kell 04:30 alustas Nagumo rünnakut Midwayle. See koosnes 36 sukeldumispommitajast 36 torpeedopommitajast, mida saatis 36 Mitsubishi Zero hävitajat. Samal ajal käivitas ta kaitsva lahingulennupatrulli. Tema kaheksa otsingulennukit startisid 30 minutit hilinemisega.
Jaapani luureplaanid olid viletsad, sest otsingualade katmiseks oli liiga vähe lennukeid. Yamamoto otsused olid nüüdseks muutunud tõsiseks probleemiks.
Samal ajal kui Nagumo pommitajad ja hävitajad startisid, lahkusid 11 PBY-d Midwaylt, et otsida Jaapani laevu. Nad teatasid, et nägid kahte tühjade tekkidega Jaapani lennukikandjat, mis tähendas, et õhurünnak oli tulemas. Ameerika radar tuvastas vaenlase mitme miili kaugusel ja lennukid saadeti Midway kaitsmisele. Pommitajad suundusid Jaapani lennukikandjate laevastiku ründamiseks. USA hävitajad jäid Midwayt kaitsma. Kell 06:20 pommitasid Jaapani lennukikandja lennukid USA baasi ja kahjustasid seda tugevasti. Midwayl baseeruvad mereväe hävituslendurid, kes lendasid F4F ja vananenud F2A-dega, püüdsid jaapanlasi kinni ja said palju kaotusi. Enamik USA lennukeid tulistati maha juba esimeste minutite jooksul; mitmed said kahjustusi ja ainult kaks lennukit said lennata. Kokku tulistati alla 3 F4F ja 13 F2A. Ameerika õhutõrjetuli oli täpne, kahjustades paljusid jaapani lennukeid ja hävitades neli.
Selle rünnaku 108 jaapani lennukist hävitati 11, 14 sai raskelt kahjustada ja 29 kahjustati. Jaapani esialgne rünnak ei hävitanud Midwayd: Ameerika pommituslennukid võisid endiselt kasutada lennubaasi tankimiseks ja Jaapani invasioonijõudude ründamiseks. Enamik Midway maismaakaitsest oli puutumata. Midway kaitsevõime hävitamiseks oleks vaja veel üht õhurünnakut, et väed saaksid 7. juuniks kaldale minna.
Midwayl baseeruvad Ameerika pommitajad tegid mitu rünnakut Jaapani lennukikandjate vastu. Nende hulka kuulusid kuus Grumman Avengerit Horneti VT-8-st (Midway oli VT-8 lendurite esimene lahingulennuk ja see oli TBF-i esimene lahingulennuk), merejalaväe Scout-Bombing Squadron 241 (VMSB-241), mis koosnes üheteistkümnest SB2U-3-st ja kuueteistkümnest SBD-st, ning neli USAAFi B-26, mis olid relvastatud torpeedodega, ja viisteist B-17. Jaapanlased tõrjusid need rünnakud tagasi. USA kaotas kaks hävitajat, viis TBF-i, kaks SB2U-d, kaheksa SBD-d ja kaks B-26.
Üks B-26, mis sai õhutõrjetulest tõsiseid kahjustusi, sukeldus otse Akagi suunas. Lennuk möödus napilt lennuettevõtja sillast, mis oleks võinud tappa Nagumo ja tema juhtkonna. See võis panna Nagumo otsustama, et ta kavatseb Midwayle veel ühe rünnaku korraldada, vastupidiselt Yamamoto käsule jätta reservvägi laevavastasteks operatsioonideks.
Nagumo otsus
Admiral Nagumo oli hoidnud pool oma lennukitest reservis. Need olid kaks sukel- ja torpeedopommitajate eskadrilli. Kell 07:15 andis Nagumo käsu oma reservlennukid ümber relvastada pommidega, et neid saaks kasutada maismaa sihtmärkide vastu. Kell 07:40 nägi Tone'i luurelennuk idas suurt Ameerika mereväge. Tundub, et Nagumo sai selle teate kätte alles kell 08:00. Nagumo tühistas oma käsu, kuid kulus 40 minutit, enne kui Tone'i luurelennuvägi lõpuks raadio teel teatas, et ameeriklaste väeosas on lennukikandja. See oli üks TF 16 kandjatest; teist kandjat ei nähtud.
Nagumo oli nüüd ebakindel, mida teha. Kontradmiral Tamon Yamaguchi soovitas Nagumole lüüa olemasolevate jõududega: 18 Aichi D3A sukeldumispommitajat Sōryū ja Hiryū peale kumbki ning pooled kattepatrull-lennukid. Nagumo võimalus ameerika laevu tabada oli nüüd aga piiratud. Midway löögijõud pöörduksid peagi tagasi ja pidid kas maanduma või kukkuma merre. Pideva lennutegevuse tõttu ei saanud jaapanlased oma reservlennukeid stardiks lennutekile. Need vähesed lennukid, mis olid valmis, olid kaitseotstarbelised hävituslennukid. Lennukite startimine oleks nõudnud vähemalt 30-45 minutit. Kohe käivitades oleks Nagumo kasutanud osa oma reservist ilma korralike laevavastaste relvadeta. Ta oli äsja näinud, kui kergesti olid saatjata Ameerika pommitajad alla lastud. Kehv distsipliin sundis paljusid Jaapani pommitajaid vabanema oma pommidest ja püüdma võidelda püüdvate F4F-de vastu. Jaapani lennukikandjate reeglid eelistasid täislööki ja kuna Nagumo ei teadnud, et Ameerika jõudude hulka kuulus ka lennukikandja, järgis tema vastus Jaapani reegleid. Lisaks sellele tekitas kell 07:53 saabunud järjekordne Ameerika õhurünnak Nagumo soovi saart uuesti rünnata. Nagumo otsustas oodata ära oma esimese löögijõudude maandumise ja seejärel käivitada reservi, mis oleks selleks ajaks relvastatud ja valmis.
Fletcheri lennukikandjad olid oma lennukid välja lasknud alates 07:00, nii et Nagumo vastu ründavad lennukid olid juba teel. Nagumo ei saanud selle vastu midagi ette võtta. See oli Yamamoto plaanide viga.
Rünnakud Jaapani laevastiku vastu
Ameeriklased olid juba käivitanud oma lennukikandjad jaapanlaste vastu. Admiral Fletcher, kes oli Yorktowni pardal ja kellel olid varahommikused PBY vaatlusaruanded, andis korralduse rünnata jaapanlasi niipea kui võimalik. Ta hoidis Yorktowni reservis, juhuks kui leitakse veel mõni Jaapani lennukikandja. (Fletcheri juhised Spruance'ile saatis kaldale jäänud Nimitz).
Spruance arvas, et kuigi kaugel, võib rünnak õnnestuda. Ta andis käsu rünnaku alustamiseks umbes kell 06:00. Fletcher, kes oli lõpetanud oma luurelennud, järgnes kell 08:00 Yorktownist.
Admiral Fletcheril, Yorktowni rakkerühma ülemal, koos kapten Elliott Buckmasteriga, Yorktowni komandöriga, ja nende staabidel oli kogemus täieliku rünnaku läbiviimisel vaenlase vastu Korallimerel. Kuid nad ei suutnud oma teadmisi edasi anda Enterprise'ile ja Hornetile, mis said käsu alustada esimest lööki. Spruance käskis lennukitel kohe sihtmärgile minna, sest vaenlase kandjate hävitamine oli tema laevade ohutuse seisukohalt oluline. Spruance otsustas, et tähtsam on rünnata võimalikult kiiresti, mitte koordineerida rünnakut eri tüüpi ja kiirusega lennukite (hävitajate, pommitajate ja torpeedopommitajate) poolt. Ameerika eskadrillid läksid sihtmärgile mitmes erinevas grupis. Ta lootis, et leiab Nagumo oma lennukikandjad täis lennukitega.
Ameerika lennukikandja lennukitel oli raskusi sihtmärgi leidmisega. Komandör Stanhope C. Ringi juhitud Hornetilt sooritatud löök ei lennanud õiges suunas. Kaheksanda lennugrupi sukelpommitajad jäid Jaapani lennukikandjate pihta. [lk vaja] Torpeedo Squadron 8 lendas õiges suunas. Horneti 10 F4F-l oli aga kütus otsa saanud ja nad pidid ookeani kukkuma. Waldroni eskadrill nägi vaenlase lennukikandjaid ja alustas rünnakut kell 09:20. Sellele järgnes 6. torpeedoeskadrill (VT-6, Enterprise'ist), mille Wildcat-hävitajate eskadrillil sai samuti kütus otsa ja nad pidid kell 09:40 tagasi pöörduma. Ilma hävitajate saatjata tulistati kõik VT-8 viisteist TBD Devastatorit alla, ilma et nad oleksid suutnud mingit kahju tekitada, kusjuures lipnik George Gay oli ainus ellujäänu. VT-6 kaotas oma 14 Devastatorist 10 ja Yorktowni VT-3 12 Devastatorist 10 tulistati alla ilma tabamusteta. Osalt oli probleemiks Mark 13 torpeedode kehv jõudlus. Kõrgemad mereväe- ja relvajõudude büroo ohvitserid ei küsinud kunagi, miks kuus torpeedot, mis olid lastud välja nii lähedal Jaapani lennukikandjatele, ei andnud ühtegi tabamust. Jaapani lahingulennupatrull, mis lendas Mitsubishi A6M2 Zero'ga, tulistas alla saatjata, aeglased ja alarelvastatud TBD-d. Mõnel TBD-l õnnestus piisavalt lähedale jõuda, et lasta torpeedod maha ja tulistada oma kuulipildujatega vaenlase laevu. See sundis Jaapani lennukikandjaid tegema järske pöördeid. TBD Devastatorit ei kasutatud enam kunagi lahingutes.
Hoolimata sellest, et Ameerika torpeedorünnakud ei suutnud tabamust saada, ei suutnud Jaapani lennukikandjad oma rünnakut ette valmistada ega käivitada. Samuti tõmbasid nad Jaapani õhutõrjepatrulli (CAP) positsioonilt välja. Samuti said paljud Zero'd laskemoona ja kütus otsa. Torpeedolennukite kolmanda rünnaku ilmumine kagust Torpeedo Squadron 3 (VT-3 Yorktownist) poolt kell 10:00 sundis Jaapani CAP-i lendama laevastiku kagunurka. Parem distsipliin ja suurema arvu Zero'de kasutamine CAP-i jaoks oleks võinud võimaldada Nagumol vältida tulevaste ameeriklaste rünnakute poolt tekitatud kahju.
Enterprise'i ja Yorktowni kolm SBD-salku (vastavalt VB-6, VS-6 ja VB-3) lähenesid edelast ja kirdest. Enterprise'i kahe eskadrilli kütus oli vaenlase otsimiseks kulunud aja tõttu otsa lõppemas. Siiski otsustas eskadrillide komandör jätkata otsinguid. Ta märkas Jaapani hävitajat Arashi. See oli liikumas Nagumo kandjatega taasühinemiseks pärast seda, kui ta oli ebaõnnestunud USA allveelaeva Nautilus sügavusesse tulistanud. Nautilus oli varem edutult rünnanud lahingulaeva Kirishima. Mõned pommitajad kaotasid kütusepuuduse tõttu enne rünnaku algust.
McClusky otsus jätkata otsinguid oli suureks abiks USA lennukikandja rakkerühmale ja Midwayl asuvatele vägedele. Kõik kolm ameerika sukelpommituslennukite eskadrilli (VB-6, VS-6 ja VB-3) saabusid õigel ajal rünnakuks. Enamik Jaapani CAP-i otsis torpeedolennukeid. Relvastatud Jaapani löögilennukid täitsid angaaride tekid, kütusevoolikud lebasid tekkidel ning pommid ja torpeedod olid angaaride lähedal, mistõttu Jaapani lennukikandjad olid väga suures ohus.
Kell 10.22 algava Enterprise'i lennugrupi kaks eskadrilli jagunesid ja ründasid kahte sihtmärki. Juhuslikult ründasid mõlemad rühmad Kaga't. Komandopealik Richard Halsey Best ja kaks muud lennukit suundusid põhja poole, et rünnata Akagit. Peaaegu kahe täies koosseisus rünnaku alla sattunud Kaga sai neli või viis pommi, mis tekitasid raskeid kahjustusi ja süütasid tulekahjusid, mida ei suudetud kustutada. Üks pommidest maandus silla lähedal, tappes enamiku vanemohvitseridest.
Mitu minutit hiljem sukeldusid Best ja kaks lennukit Akagi peale. Kuigi Akagi sai ühe otsetabamuse (langetas kaptenleitnant Best). See tabas tekilifti ja tungis läbi kogu ülemise angaaritekini. See plahvatas relvastatud ja tankitud lennukite vahel. Teine pomm plahvatas vee all, mis painutas lennutekki ja tekitas rooli kahjustusi.
Yorktowni VB-3, mida juhtis Max Leslie, ründas Sōryūt. Nad said vähemalt kolm tabamust ja tekitasid palju kahju. VT-3 võttis sihikule Hiryū, kuid ei saanud ühtegi tabamust.
Kuue minuti jooksul olid Sōryū ja Kaga põlema läinud. Ka Akagi sai tõsiseid kahjustusi. Jaapanlased lootsid, et Akagi suudetakse päästa või tagasi Jaapanisse pukseerida. Lõpuks hüljati ja uputati lõpuks kõik kolm lennukikandjat.
Jaapani vasturünnakud
Hiryū, ainus säilinud Jaapani lennukikandja, mida rünnati. Hiryū esimene rünnak koosnes 18 sukeldumispommitajast ja kuuest hävituslennuki eskadrillist. Nad järgnesid taganevatele ameerika lennukitele ja ründasid Yorktownit, tabades seda kolme pommiga, mis lõhkusid teki, kustutasid katlad ja hävitasid mitu õhutõrjekahurit. Hoolimata kahjustustest suutsid remondimeeskonnad tunni ajaga lennuteki parandada ja mitu katelt korda teha. Selles rünnakus kaotati kaksteist Jaapani sukeldumispommitajat ja neli saatvat hävitajat.
Umbes tund aega hiljem toimus Hiryū teine rünnak. See koosnes kümnest torpeedopommitajast ja kuuest saatvast A6M-st. USA remonditööd olid nii hästi tehtud, et jaapanlased eeldasid, et tegemist peab olema teise, vigastamata lennukikandjaga. Rünnaku käigus tabasid Yorktowni kaks torpeedot; ta kaotas kogu võimsuse ja kaldus vasakule, mis pani ta rivist välja. Admiral Fletcher paigutas oma juhtkonna raskeristleja Astoriasse. Kumbki Spruance'i rakkerühma 16 kandjatest ei saanud kahjustada.
Uudised kahest löögist koos teadetega, et kumbki neist oli uputanud ühe ameerika lennuettevõtja (mõlemal juhul tegelikult Yorktown), parandasid oluliselt Kido Butai moraali. Selle vähesed ellujäänud lennukid toodi kõik Hiryū pardale, kus neid valmistati ette rünnakuks arvatavasti ainsa allesjäänud Ameerika lennuväe vastu.
Ameerika vasturünnak
Hilisõhtul avastas Yorktowni luurelennuk Hiryū. Enterprise käivitas sukelpommitajate (sealhulgas 10 Yorktowni SBD-d) rünnaku. Hoolimata sellest, et Hiryūd kaitses rohkem kui tosin Zero hävitajat, oli Enterprise'i rünnak edukas: neli, võib-olla viis pommi tabasid Hiryūd, mistõttu see põles ja ei olnud võimeline lennukitega opereerima. (Horneti löök oli suunatud eskadrillide vastu, kuid see ei saanud ühtegi tabamust.) Pärast lootusetuid katseid tulekahju kontrolli alla saada, viidi enamik Hiryūle jäänud meeskonnast laevast välja. Ülejäänud laevastik jätkas purjetamist kirde suunas, et jõuda Ameerika kandjate järele. Hiryū püsis veel mitu tundi vee peal. Ta avastati kergekandja Hōshō lennukiga. See tekitas lootust, et teda suudetakse päästa või tagasi Jaapanisse pukseerida. Kuid varsti pärast avastamist uppus Hiryū siiski. Kontradmiral Yamaguchi otsustas uppuda koos oma laevaga, mis läks Jaapanile maksma oma parima lennuohvitseri ohvitseri.
Pimeduse saabudes mõtlesid mõlemad pooled olukorra üle ja tegid tegevusplaane. Admiral Fletcher pidi Yorktownist loobuma. Ta tundis, et ta ei suuda kruiisilt juhtida. Ta andis käsu Spruance'ile. Spruance teadis, et Ameerika Ühendriigid olid saavutanud suure võidu, kuid ta ei olnud ikka veel kindel, millised Jaapani väed olid veel alles. Ta tahtis kaitsta Midwayd ja oma lennukikandjaid. Ta järgnes Nagumole päeva jooksul ja jätkas järgimist ka öösel. Lõpuks, kartes võimalikku öist lahingut Jaapani laevadega ja uskudes, et Yamamoto kavatseb ikka veel sissetungida, tõmbus Spruance tagasi itta. Keskööl pöördus ta tagasi läände vaenlase poole. Yamamoto otsustas rünnakuid jätkata ja saatis oma ülejäänud laevad Ameerika lennukikandjate järele ida poole. Samuti saatis ta saare pommitamiseks rüüsteretkede. Spruance'i otsuse tõttu tõmbuda tagasi itta ei õnnestunud Jaapani laevadel ameeriklastega kontakti saada ja Yamamoto andis korralduse taganeda läände.
Spruance'il ei õnnestunud 5. juunil Yamamoto vägedega uuesti kontakti saada, kuigi ta tegi mitmeid otsinguid. Päeva lõpu poole alustas ta rünnakut Nagumo kandevõimude mis tahes laevade vastu. See rünnak jäi Yamamoto peamise laevarühma pihta. See ei tabanud ühtegi Jaapani hävitajat. Löögilennukid pöördusid pärast õhtu saabumist tagasi lennukikandjate juurde. Spruance andis Enterprise'ile ja Hornetile käsu lülitada oma tuled sisse, et aidata maabumist.
Ööl vastu 5.-6. juunit kell 02.15 andis komandör John Murphy Tambor 90 meremiili (100 miili; 170 kilomeetrit) kaugusel Midwayst lääne pool asuvas veekogus teise olulise panuse allveelaevajõudude lahingu tulemusse. Nähes mitmeid laevu, ei suutnud ei Murphy ega tema tegevohvitser Ray Spruance jr. neid tuvastada. Arvestades, et tegemist võib olla USA laevadega, ei tulistanud Murphy, vaid teatas laevadest admiral Robert Englishile, Vaikse ookeani laevastiku allveelaevajõudude ülemale (COMSUBPAC). See aruanne saadeti Nimitzile, kes omakorda saatis selle Spruance'ile. Spruance oletas, et tegemist on invasioonijõududega, ja liikus nende blokeerimiseks, jäädes samal ajal 100 meremiili (120 miili; 190 kilomeetrit) kaugusel Midwayst kirdes.
Tambori poolt täheldatud laevad olid neli ristlejat ja kaks hävitajat, mille Yamamoto oli saatnud Midwayd pommitama. Kell 02:55 said need laevad Yamamoto käsu taganeda ja muutsid kurssi. Umbes samal ajal kursimuutusega nähti Tamborit, ning selleks, et vältida allveelaeva rünnakut, põrkasid Mogami ja Mikuma üksteisele otsa, tekitades Mogami vöörile tõsiseid kahjustusi. Vähemalt raskelt kahjustatud Mikuma aeglustas kiirust 12 sõlme (22 kilomeetrit tunnis; 14 miili tunnis). See oli suurim kahju, mida ükski lahingusse lähetatud 18 allveelaevast saavutas. Alles kell 04:12 helenes taevas piisavalt, et Murphy võis olla kindel, et tegemist on Jaapani laevadega, mille puhul oli pinnal püsimine ohtlik ja ta sukeldus rünnakuks lähenemiseks. Rünnak ei õnnestunud ja umbes kell 06:00 teatas ta lõpuks kahest läände suunduvast Mogami-klassi ristlejast.
Järgmise kahe päeva jooksul alustasid esmalt Midway ja seejärel Spruance'i lennukikandjad mitmeid rünnakuid. Mikuma uputati Dauntlesside poolt, samas kui Mogami jäi kahjustamata ja naasis koju remondiks. Ka hävitajad Arashio ja Asashio pommitati ja pommitati kuulipildujatega viimaste rünnakute ajal.
Yorktownit pukseeris USS Vireo. 6. juuni hilisel pärastlõunal tulistas I-168 siiski torpeedod; kaks tabasid Yorktownit, kuid kolmas tabas ja uputas hävitaja USS Hammann, mis oli varustanud Yorktownit energiaga. Hammann purunes kaheks, kaotades 80 inimelu. Yorktown uppus veidi pärast 05:00 7. juunil.
