Ataques aéreos iniciales
Alrededor de las 09:00 horas del 3 de junio, un avión de patrulla de la Marina estadounidense divisó a la Fuerza de Ocupación japonesa a 500 millas náuticas (580 millas; 930 kilómetros) al oeste-suroeste de Midway. Tres horas más tarde, los estadounidenses encontraron al grupo de transporte japonés a 570 millas náuticas (660 millas; 1.060 kilómetros) al oeste. Atacaron, pero ninguna de las bombas impactó y no se produjeron daños importantes. A primera hora de la mañana siguiente, el petrolero japonés Akebono Maru fue alcanzado por un torpedo de un PBY atacante. Este fue el único ataque con torpedo lanzado desde el aire con éxito por los EE.UU. durante toda la batalla.
A las 04:30 del 4 de junio, Nagumo lanzó su ataque sobre Midway. Consistía en 36 bombarderos en picado y 36 bombarderos torpederos, escoltados por 36 cazas Mitsubishi Zero. Al mismo tiempo lanzó una patrulla aérea de combate defensiva. Sus ocho aviones de búsqueda despegaron con 30 minutos de retraso.
Los planes de reconocimiento japoneses eran pobres, con muy pocos aviones para cubrir las zonas de búsqueda. Las decisiones de Yamamoto se habían convertido ahora en un grave problema.
Mientras los bombarderos y cazas de Nagumo despegaban, 11 PBY salían de Midway para buscar barcos japoneses. Informaron del avistamiento de dos portaaviones japoneses con las cubiertas vacías, lo que significaba que un ataque aéreo estaba en camino. El radar estadounidense detectó al enemigo a una distancia de varias millas, y se enviaron aviones para defender Midway. Los bombarderos se dirigieron a atacar la flota de portaaviones japonesa. Los cazas estadounidenses se quedaron atrás para defender Midway. A las 06:20 los aviones de los portaaviones japoneses bombardearon y dañaron gravemente la base estadounidense. Los pilotos de cazas de los marines con base en Midway, que volaban con F4Fs y F2As obsoletos, interceptaron a los japoneses y tuvieron muchas pérdidas. La mayoría de los aviones estadounidenses fueron derribados en los primeros minutos; varios resultaron dañados y sólo dos pudieron volar. En total, 3 F4F y 13 F2A fueron derribados. El fuego antiaéreo estadounidense fue preciso dañando muchos aviones japoneses y destruyendo cuatro.
De los 108 aviones japoneses que participaron en este ataque, 11 fueron destruidos, 14 sufrieron graves daños y 29 resultaron dañados. El ataque inicial japonés no destruyó Midway: Los bombarderos estadounidenses podían seguir utilizando la base aérea para repostar y atacar a la fuerza de invasión japonesa. La mayoría de las defensas terrestres de Midway estaban intactas. Sería necesario otro ataque aéreo para destruir las defensas de Midway si se quería que las tropas pudieran desembarcar antes del 7 de junio.
Los bombarderos estadounidenses con base en Midway realizaron varios ataques contra la flota de portaaviones japonesa. Entre ellos se encontraban seis Grumman Avenger del VT-8 del Hornet (Midway fue la primera misión de combate para los aviadores del VT-8, y fue el primer combate del TBF), el Escuadrón de Bombardeo de Marines 241 (VMSB-241), formado por once SB2U-3 y dieciséis SBD, más cuatro B-26 de la USAAF, armados con torpedos, y quince B-17. Los japoneses rechazaron estos ataques. Los Estados Unidos perdieron dos cazas, cinco TBF, dos SB2U, ocho SBD y dos B-26.
Un B-26, tras ser seriamente dañado por el fuego antiaéreo, se lanzó directamente hacia el Akagi. El avión pasó justo por encima del puente del portaaviones, lo que podría haber matado a Nagumo y a su personal de mando. Esto puede haber hecho que Nagumo decidiera lanzar otro ataque sobre Midway, en contra de la orden de Yamamoto de mantener la fuerza de reserva para operaciones antibuque.
La decisión de Nagumo
El almirante Nagumo había mantenido la mitad de sus aviones en reserva. Se trataba de dos escuadrones de bombarderos en picado y bombarderos torpederos. A las 07:15 Nagumo ordenó rearmar sus aviones de reserva con bombas para utilizarlos contra objetivos terrestres. A las 07:40 un avión de reconocimiento de Tone vio una gran fuerza naval americana al este. Parece que Nagumo no recibió el informe hasta las 08:00. Nagumo revirtió su orden, pero pasaron 40 minutos antes de que el explorador de Tone comunicara finalmente por radio que había un portaaviones en la fuerza americana. Se trataba de uno de los portaaviones de la TF 16; el otro portaaviones no fue avistado.
Nagumo no sabía ahora qué hacer. El contralmirante Tamon Yamaguchi recomendó a Nagumo que atacara con las fuerzas que tenía a mano: 18 bombarderos en picado Aichi D3A cada uno en Sōryū e Hiryū, y la mitad de los aviones de patrulla de cobertura. Sin embargo, la oportunidad de Nagumo de golpear a los barcos estadounidenses era ahora limitada. La fuerza de ataque de Midway regresaría en breve y necesitaba aterrizar o estrellarse en el mar. Debido a la constante actividad de la cubierta de vuelo, los japoneses no consiguieron que sus aviones de reserva estuvieran en la cubierta de vuelo para su lanzamiento. Los pocos aviones que estaban preparados eran aviones de combate defensivos. El lanzamiento de los aviones habría requerido al menos de 30 a 45 minutos. Al lanzar de inmediato, Nagumo estaría utilizando parte de su reserva sin las armas antibuque adecuadas. Acababa de ver con qué facilidad habían sido derribados los bombarderos americanos sin escolta. La mala disciplina hizo que muchos de los bombarderos japoneses se deshicieran de sus bombas e intentaran luchar contra los F4F que los interceptaban. Las reglas japonesas para los portaaviones preferían los ataques completos, y como Nagumo no sabía que la fuerza americana incluía un portaaviones, su respuesta siguió las reglas japonesas. Además, la llegada de otro ataque aéreo americano a las 07:53 hizo que Nagumo quisiera atacar de nuevo la isla. Nagumo decidió esperar a que su primera fuerza de ataque aterrizara y luego lanzar la reserva, que para entonces estaría armada y preparada.
Los portaaviones de Fletcher habían lanzado sus aviones a partir de las 07:00, así que los aviones que atacaron a Nagumo ya estaban en camino. No había nada que Nagumo pudiera hacer al respecto. Este era el fallo de los planes de Yamamoto.
Ataques a la flota japonesa
Los estadounidenses ya habían lanzado sus aviones de portaaviones contra los japoneses. El almirante Fletcher, al mando del Yorktown, y al disponer de informes de avistamiento de PBY desde primera hora de la mañana, ordenó atacar a los japoneses lo antes posible. Mantuvo el Yorktown en reserva por si se encontraban otros portaaviones japoneses. (Las indicaciones de Fletcher a Spruance fueron enviadas por Nimitz, que había permanecido en tierra).
Spruance pensó que aunque el alcance era lejano, un ataque podría tener éxito. Dio la orden de lanzar el ataque hacia las 06:00. Fletcher, tras completar sus propios vuelos de reconocimiento, le siguió a las 08:00 desde el Yorktown.
El almirante Fletcher, al mando de la fuerza de tarea del Yorktown, junto con el capitán Elliott Buckmaster, oficial al mando del Yorktown, y su personal tenían experiencia en realizar un ataque completo contra una fuerza enemiga en el Mar del Coral. Pero no pudieron transmitir lo que habían aprendido al Enterprise y al Hornet que recibieron la orden de lanzar el primer ataque. Spruance ordenó a los aviones que se dirigieran al objetivo de inmediato, ya que destruir los portaaviones enemigos era importante para la seguridad de sus barcos. Spruance decidió que era más importante atacar lo antes posible, que coordinar el ataque con aviones de diferentes tipos y velocidades (cazas, bombarderos y bombarderos torpederos). Los escuadrones estadounidenses se dirigieron al objetivo en varios grupos diferentes. Esperaba encontrar a Nagumo con sus cubiertas de vuelo llenas de aviones.
Los aviones de los portaaviones estadounidenses tuvieron dificultades para localizar el objetivo. El ataque del Hornet, dirigido por el comandante Stanhope C. Ring, no voló en la dirección correcta. Los bombarderos en picado del Grupo Aéreo 8 no alcanzaron los portaaviones japoneses. El Escuadrón Torpedo 8 voló en la dirección correcta. Sin embargo, los 10 F4F del Hornet se quedaron sin combustible y tuvieron que estrellarse en el océano. El escuadrón de Waldron vio los portaaviones enemigos y comenzó a atacar a las 09:20, seguido por el Escuadrón Torpedo 6 (VT-6, del Enterprise) cuyos cazas Wildcat de escolta también se quedaron sin combustible y tuvieron que dar la vuelta a las 09:40. Sin escolta de cazas, los quince TBD Devastator del VT-8 fueron derribados sin poder causar ningún daño, siendo el alférez George Gay el único superviviente. El VT-6 perdió diez de sus catorce Devastadores, y diez de los doce Devastadores del VT-3 del Yorktown fueron derribados sin conseguirlo. Parte del problema fue el pobre rendimiento de los torpedos Mark 13. Los altos mandos de la Marina y de la Oficina de Artillería nunca se preguntaron por qué seis torpedos, lanzados tan cerca de los portaaviones japoneses, no produjeron ningún impacto. La patrulla aérea de combate japonesa, que volaba con Mitsubishi A6M2 Zeros, derribó los TBD sin escolta, lentos y mal armados. Unos pocos TBD consiguieron acercarse lo suficiente para soltar sus torpedos y disparar sus ametralladoras contra los barcos enemigos. Esto hizo que los portaaviones japoneses realizaran giros bruscos. El TBD Devastator no volvió a ser utilizado en combate.
A pesar de no conseguir ningún impacto, los ataques de torpedos estadounidenses hicieron que los portaaviones japoneses no pudieran prepararse y lanzar su propio ataque. También sacaron de su posición a la patrulla aérea de combate (CAP) japonesa. Además, muchos Zeros se quedaron sin munición y sin combustible. La aparición de un tercer ataque de aviones torpederos desde el sureste por parte del Escuadrón de Torpedos 3 (VT-3 del Yorktown) a las 10:00 hizo que la CAP japonesa volara hacia la esquina sureste de la flota. Una mejor disciplina y el uso de más Ceros para la CAP podrían haber permitido a Nagumo evitar los daños causados por los próximos ataques americanos.
Tres escuadrones de SBD del Enterprise y del Yorktown (VB-6, VS-6 y VB-3, respectivamente) se acercaban desde el suroeste y el noreste. Los dos escuadrones del Enterprise se estaban quedando sin combustible debido al tiempo empleado en buscar al enemigo. Sin embargo, el comandante del escuadrón decidió continuar la búsqueda. Divisó al destructor japonés Arashi. Se dirigía a reunirse con los portaaviones de Nagumo después de haber cargado sin éxito el submarino estadounidense Nautilus. El Nautilus había atacado antes sin éxito al acorazado Kirishima. Algunos bombarderos se perdieron por falta de combustible antes de comenzar el ataque.
La decisión de McClusky de continuar la búsqueda fue de gran ayuda para la fuerza de tarea del portaaviones estadounidense y las fuerzas de Midway. Los tres escuadrones de bombarderos en picado estadounidenses (VB-6, VS-6 y VB-3) llegaron en el momento justo para atacar. La mayoría de los CAP japoneses buscaban los aviones torpederos. Los aviones de ataque japoneses armados llenaban las cubiertas de los hangares, las mangueras de combustible yacían en las cubiertas y las bombas y los torpedos estaban cerca de los hangares, por lo que los portaaviones japoneses corrían un gran riesgo de ser dañados.
A partir de las 10:22, los dos escuadrones del grupo aéreo del Enterprise se dividieron y atacaron dos objetivos. Por accidente, ambos grupos atacaron el Kaga. El capitán de corbeta Richard Halsey Best y otros dos aviones se dirigieron al norte para atacar el Akagi. Al ser atacado por casi dos escuadrones completos, el Kaga fue alcanzado por cuatro o cinco bombas, que causaron graves daños y provocaron incendios que no pudieron ser apagados. Una de las bombas cayó cerca del puente, matando a la mayoría de los oficiales superiores.
Varios minutos después, Best y dos aviones se lanzaron sobre el Akagi. Aunque el Akagi recibió un impacto directo (lanzado por el capitán de corbeta Best). Golpeó el ascensor de la cubierta y llegó hasta la cubierta superior del hangar. Explotó entre los aviones armados y cargados de combustible. Otra bomba explotó bajo el agua lo que dobló la cubierta de vuelo y causó daños en el timón.
El VB-3 del Yorktown, comandado por Max Leslie, atacó el Sōryū. Consiguieron al menos tres impactos y causaron muchos daños. El VT-3 apuntó a Hiryū, pero no obtuvo ningún impacto.
En seis minutos, Sōryū y Kaga estaban en llamas. El Akagi también resultó seriamente dañado. Los japoneses esperaban que el Akagi pudiera ser salvado o remolcado de vuelta a Japón. Finalmente, los tres portaaviones fueron abandonados y hundidos.
Contraataques japoneses
El Hiryū, el único portaaviones japonés superviviente atacó. El primer ataque del Hiryū consistió en 18 bombarderos en picado y seis cazas de escolta. Siguieron a los aviones estadounidenses en retirada y atacaron al Yorktown, alcanzándolo con tres bombas, que hicieron un agujero en la cubierta, apagaron sus calderas y destruyeron varios cañones antiaéreos. A pesar de los daños, los equipos de reparación pudieron reparar la cubierta de vuelo y arreglar varias calderas en una hora. En este ataque se perdieron doce bombarderos en picado japoneses y cuatro cazas de escolta.
Aproximadamente una hora después, se produjo el segundo ataque del Hiryū. Consistía en diez bombarderos torpederos y seis A6M de escolta. Los esfuerzos de reparación de EE.UU. habían sido tan buenos que los japoneses asumieron que debía ser un portaaviones diferente y sin daños. En el ataque, el Yorktown fue alcanzado por dos torpedos; perdió toda la potencia y desarrolló una inclinación hacia babor que lo dejó fuera de combate. El almirante Fletcher trasladó a su personal de mando al crucero pesado Astoria. Ninguno de los portaaviones de la Fuerza de Tarea 16 de Spruance sufrió daños.
Las noticias de los dos ataques, con los informes de que cada uno había hundido un portaaviones estadounidense (en realidad el Yorktown en ambos casos), mejoraron mucho la moral en el Kido Butai. Sus pocos aviones supervivientes fueron recuperados a bordo del Hiryū, donde se prepararon para un ataque contra el que se creía que era el único portaaviones estadounidense que quedaba.
Contraataque americano
A última hora de la tarde, un avión explorador del Yorktown localizó el Hiryū. El Enterprise lanzó un ataque de bombarderos en picado (incluyendo 10 SBD del Yorktown). A pesar de que el Hiryū estaba defendido por más de una docena de cazas Zero, el ataque del Enterprise tuvo éxito: cuatro, posiblemente cinco bombas impactaron en el Hiryū, dejándolo en llamas e incapaz de operar con los aviones. (El ataque del Hornet apuntaba a los barcos de escolta pero no consiguió ningún impacto). Tras los intentos desesperados de controlar el fuego, la mayoría de la tripulación que quedaba en el Hiryū fue sacada del barco. El resto de la flota siguió navegando hacia el noreste para alcanzar a los portaaviones estadounidenses. El Hiryū se mantuvo a flote durante varias horas más. Fue descubierto por un avión del portaaviones ligero Hōshō. Esto hizo esperar que pudiera ser salvado o remolcado de vuelta a Japón. Sin embargo, poco después de ser descubierto, el Hiryū se hundió. El contralmirante Yamaguchi decidió hundirse con su barco, lo que le costó a Japón su mejor oficial de portaaviones.
Al caer la noche, ambos bandos reflexionaron sobre la situación e hicieron planes de acción. El almirante Fletcher tuvo que abandonar el Yorktown. Consideró que no podía mandar desde un crucero. Dio el mando a Spruance. Spruance sabía que Estados Unidos había obtenido una gran victoria, pero aún no estaba seguro de las fuerzas japonesas que quedaban. Quería proteger Midway y sus portaaviones. Siguió a Nagumo durante el día y continuó siguiéndolo mientras caía la noche. Finalmente, temiendo una posible batalla nocturna con los barcos japoneses y creyendo que Yamamoto aún tenía intención de invadir, Spruance se retiró hacia el este. Volvió al oeste hacia el enemigo a medianoche. Yamamoto decidió continuar con los ataques y envió sus barcos restantes en busca de los portaaviones estadounidenses hacia el este. También envió una fuerza de asalto de cruceros para bombardear la isla. Los barcos japoneses no lograron establecer contacto con los americanos debido a la decisión de Spruance de retroceder hacia el este, y Yamamoto ordenó una retirada hacia el oeste.
Spruance no consiguió recuperar el contacto con las fuerzas de Yamamoto el 5 de junio aunque realizó muchas búsquedas. Hacia el final del día lanzó un ataque contra los barcos de la fuerza de portaaviones de Nagumo. Este ataque no alcanzó al grupo principal de barcos de Yamamoto. No alcanzó a ningún destructor japonés. Los aviones de ataque regresaron a los portaaviones al anochecer. Spruance a ordenado al Enterprise y al Hornet que encendieran sus luces para ayudar a los desembarcos.
A las 02:15 de la noche del 5 al 6 de junio, el Tambor del comandante John Murphy, en el agua a 90 millas náuticas (100 millas; 170 kilómetros) al oeste de Midway, realizó la segunda de las principales contribuciones de la fuerza submarina al resultado de la batalla. Al avistar varios barcos, ni Murphy ni su oficial ejecutivo, Ray Spruance, Jr. pudieron identificarlos. Considerando que podían ser buques estadounidenses, Murphy no disparó, pero informó de los buques al almirante Robert English, comandante de la Fuerza de Submarinos de la Flota del Pacífico (COMSUBPAC). Este informe fue enviado a Nimitz, que a su vez lo envió a Spruance. Spruance asumió que se trataba de la fuerza de invasión y se movió para bloquearla mientras se mantenía a 100 millas náuticas (120 millas; 190 kilómetros) al noreste de Midway.
Los barcos avistados por Tambor eran los cuatro cruceros y dos destructores que Yamamoto había enviado a bombardear Midway. A las 02:55 estos barcos recibieron la orden de Yamamoto de retirarse y cambiaron de rumbo. Casi al mismo tiempo que el cambio de rumbo, Tambor fue avistado, y para evitar un ataque submarino Mogami y Mikuma chocaron entre sí, causando graves daños en la proa de Mogami. El Mikuma, menos dañado, redujo su velocidad a 12 nudos (22 kilómetros por hora; 14 millas por hora). Este fue el mayor daño que logró cualquiera de los 18 submarinos desplegados para la batalla. Sólo a las 04:12 el cielo se iluminó lo suficiente como para que Murphy tuviera la certeza de que los barcos eran japoneses, y para entonces permanecer en la superficie era peligroso, y se sumergió para acercarse para atacar. El ataque fue infructuoso, y hacia las 06:00 horas informó finalmente de la presencia de dos cruceros de la clase Mogami en dirección oeste.
Durante los dos días siguientes, primero el Midway y luego los portaaviones de Spruance lanzaron varios ataques. El Mikuma fue hundido por los Dauntless, mientras que el Mogami sobrevivió a los daños y volvió a casa para ser reparado. Los destructores Arashio y Asashio también fueron bombardeados y ametrallados durante el último de estos ataques.
El Yorktown fue remolcado por el USS Vireo. Sin embargo, al final de la tarde del 6 de junio, el I-168 disparó torpedos; dos impactaron en el Yorktown, pero un tercero alcanzó y hundió al destructor USS Hammann, que había estado proporcionando energía al Yorktown. El Hammann se partió en dos con la pérdida de 80 vidas. El Yorktown se hundió poco después de las 05:00 horas del 7 de junio.