Pradinės oro atakos
Birželio 3 d. apie 9.00 val. JAV karinio jūrų laivyno patrulinis lėktuvas pastebėjo Japonijos okupacines pajėgas už 500 jūrmylių (580 mylių; 930 km) į vakarus-pietvakarius nuo Midvėjaus. Po trijų valandų amerikiečiai aptiko japonų transporto grupę už 570 jūrmylių (660 mylių; 1060 kilometrų) į vakarus. Jie atakavo, tačiau nė viena bomba nepataikė ir didesnių nuostolių nepadarė. Ankstų kitos dienos rytą į japonų naftos tanklaivį "Akebono Maru" pataikė atakuojančio PBY torpeda. Tai buvo vienintelė sėkminga JAV torpedų ataka iš oro per visą mūšį.
Birželio 4 d. 04:30 Nagumo pradėjo Midvėjaus puolimą. Ją sudarė 36 pikiruojantys bombonešiai 36 torpediniai bombonešiai, lydimi 36 "Mitsubishi Zero" naikintuvų. Tuo pat metu jis pradėjo gynybinį kovinį oro patruliavimą. Jo aštuoni paieškos lėktuvai startavo pavėlavę 30 minučių.
Japonų žvalgybos planai buvo prasti, nes buvo per mažai lėktuvų, kad būtų galima aprėpti paieškos rajonus. Jamamoto sprendimai dabar tapo rimta problema.
Nagumo bombonešiams ir naikintuvams kylant į orą, iš Midvėjaus išskrido 11 PBY ieškoti japonų laivų. Jie pranešė pastebėję du japonų lėktuvnešius tuščiais deniais, o tai reiškė, kad oro smūgis jau pakeliui. Amerikiečių radarai užfiksavo priešą kelių mylių atstumu, ir lėktuvai buvo pasiųsti ginti Midvėjaus. Bombonešiai išskrido pulti japonų lėktuvnešių laivyno. JAV naikintuvai pasiliko ginti Midvėjaus. 06:20 val. japonų lėktuvnešiai bombardavo ir smarkiai apgadino JAV bazę. Midvėjuje įsikūrę jūrų pėstininkų naikintuvų pilotai, skraidantys su F4F ir pasenusiais F2A, perėmė japonus ir patyrė daug nuostolių. Dauguma JAV lėktuvų buvo numušti per pirmąsias kelias minutes; keli buvo apgadinti ir tik du galėjo skristi. Iš viso buvo numušti 3 F4F ir 13 F2A. Amerikiečių priešlėktuvinė ugnis buvo tiksli, apgadinusi daug japonų lėktuvų ir sunaikinusi keturis.
Iš 108 šioje atakoje dalyvavusių japonų lėktuvų 11 buvo sunaikinti, 14 - smarkiai apgadinti, o 29 - pažeisti. Pirminė japonų ataka nesunaikino Midvėjaus: Amerikiečių bombonešiai vis dar galėjo naudotis aviacijos baze, kad papildytų degalų atsargas ir atakuotų japonų invazines pajėgas. Didžioji dalis Midvėjaus sausumos gynybos sistemų buvo nepažeista. Norint, kad kariai galėtų išlipti į krantą iki birželio 7 d., reikėjo dar vienos oro atakos Midvėjaus gynybai sunaikinti.
Midvėjuje dislokuoti amerikiečių bombonešiai kelis kartus atakavo Japonijos lėktuvnešių laivyną. Tarp jų buvo šeši "Grumman Avenger" iš "Hornet" VT-8 (Midvėjus buvo pirmoji VT-8 lakūnų kovinė misija, o TBF - pirmoji kovinė), jūrų pėstininkų žvalgybinė-bombonešių eskadrilė 241 (VMSB-241), kurią sudarė vienuolika SB2U-3 ir šešiolika SBD, taip pat keturi USAAF B-26, ginkluoti torpedomis, ir penkiolika B-17. Japonai šias atakas atrėmė. JAV neteko dviejų naikintuvų, penkių TBF, dviejų SB2U, aštuonių SBD ir dviejų B-26.
Vienas B-26, smarkiai apgadintas priešlėktuvinės ugnies, nuskriejo tiesiai į "Akagi". Lėktuvas vos nepartrenkė lėktuvnešio tiltelio, o tai galėjo pražudyti Nagumo ir jo vadovaujantį personalą. Dėl to Nagumo galėjo nuspręsti pradėti dar vieną Midvėjaus puolimą, nepaisydamas Jamamoto įsakymo išlaikyti rezervines pajėgas priešlaivinėms operacijoms.
Nagumo sprendimas
Admirolas Nagumo pusę savo lėktuvų laikė rezerve. Tai buvo dvi eskadrilės nardomųjų bombonešių ir torpedinių bombonešių. 07:15 Nagumo įsakė savo rezervinius lėktuvus perginkluoti bombomis, kad juos būtų galima naudoti prieš sausumos taikinius. 07:40 val. žvalgybinis lėktuvas iš Tone pastebėjo dideles amerikiečių karines jūrų pajėgas rytuose. Atrodo, kad Nagumo pranešimą gavo tik 08:00 val. Nagumo atšaukė savo įsakymą, tačiau prireikė 40 minučių, kol Tone's žvalgas pagaliau radijo ryšiu pranešė, kad amerikiečių pajėgose yra lėktuvnešis. Tai buvo vienas iš TF 16 lėktuvnešių; kito lėktuvnešio nepastebėta.
Nagumo dabar nežinojo, ką daryti. Kontradmirolas Tamonas Jamaguči (Tamon Yamaguchi) rekomendavo Nagumo smogti turimomis pajėgomis: po 18 "Aichi D3A" nardomųjų bombonešių į Sōryū ir Hiryū ir pusę dengiamųjų patrulinių lėktuvų. Tačiau Nagumo galimybės smogti amerikiečių laivams dabar buvo ribotos. Midvėjaus smogiamosios pajėgos netrukus turėjo grįžti ir joms reikėjo nusileisti arba sudužti į jūrą. Dėl nuolatinės veiklos pilotų denyje japonai nespėjo į pilotų denį nuleisti savo atsarginių lėktuvų. Tie keli lėktuvai, kurie buvo paruošti, buvo gynybiniai naikintuvai. Lėktuvams paleisti būtų prireikę mažiausiai 30-45 minučių. Paleisdamas iš karto, Nagumo būtų panaudojęs dalį savo rezervo, neturėdamas tinkamų prieštankinių ginklų. Jis ką tik buvo matęs, kaip lengvai buvo numušami be palydos skrendantys amerikiečių bombonešiai. Dėl prastos drausmės daugelis japonų bombonešių atsikratė bombų ir bandė kovoti su perimančiais F4F. Japonų lėktuvnešių taisyklės pirmenybę teikė visiškam smūgiui, o kadangi Nagumo nežinojo, kad amerikiečių pajėgose yra lėktuvnešis, jo atsakas atitiko japonų taisykles. Be to, 07:53 val. atskridus dar vienam amerikiečių oro smūgiui, Nagumo norėjo vėl pulti salą. Nagumo nusprendė palaukti, kol nusileis jo pirmosios smogiamosios pajėgos, tada paleisti rezervą, kuris tuo metu jau būtų apginkluotas ir paruoštas.
Fletcherio lėktuvnešiai lėktuvus į orą paleido nuo 7.00 val., taigi lėktuvai, kurie atakavo Nagumo, jau buvo pakeliui. Nagumo nieko negalėjo padaryti. Tai buvo Yamamoto planų trūkumas.
Japonijos laivyno puolimas
Amerikiečiai jau buvo paleidę savo lėktuvnešius prieš japonus. Admirolas Fletčeris, vadovavęs "Jorktauno" laivui, turėdamas PBY stebėjimo pranešimus iš ankstyvo ryto, įsakė kuo greičiau pulti japonus. Jis laikė "Yorktown" rezerve tam atvejui, jei būtų aptikti kiti japonų lėktuvnešiai. (Fletcherio nurodymus Spruance'ui išsiuntė krante likęs Nimitzas).
Spruance'as manė, kad nors atstumas buvo tolimas, ataka gali būti sėkminga. Jis davė įsakymą pradėti puolimą apie 06.00 val. Fletčeris, baigęs savo žvalgybinius skrydžius, 08:00 val. iš Jorktauno išskrido paskui jį.
Admirolas Fletcheris, vadovavęs "Yorktown" operatyvinei grupei, kartu su kapitonu Elliottu Buckmasteriu, "Yorktown" vadu, ir jų štabai turėjo patirties, kaip suduoti visą smūgį priešo pajėgoms Koralų jūroje. Tačiau jie negalėjo perduoti to, ką buvo išmokę, "Enterprise" ir "Hornet", kuriems buvo įsakyta smogti pirmąjį smūgį. Spruance'as įsakė lėktuvams tuoj pat išskristi į taikinį, nes sunaikinti priešo lėktuvnešius buvo svarbu jo laivų saugumui. Spruance'as nusprendė, kad svarbiau pulti kuo greičiau, o ne koordinuoti skirtingų tipų ir greičių lėktuvų (naikintuvų, bombonešių ir torpedinių bombonešių) puolimą. Amerikiečių eskadrilės į taikinį leidosi keliomis skirtingomis grupėmis. Jis tikėjosi, kad ras Nagumo su pilnais lėktuvų skrydžio deniais.
Amerikiečių lėktuvnešiai sunkiai nustatė taikinio buvimo vietą. Smūgis iš "Hornet", kuriam vadovavo vadas Stanhope'as C. Ringas, neskrido tinkama kryptimi. Aštuntosios oro pajėgų grupės pikiruojantys bombonešiai praleido japonų lėktuvnešius. [reikalingas puslapis] 8-oji torpedų eskadrilė skrido teisinga kryptimi. Tačiau 10 F4F iš "Hornet" baigėsi degalai ir turėjo nukristi į vandenyną. Valdrono eskadrilė pamatė priešo lėktuvnešius ir 09:20 val. pradėjo ataką, o 09:40 val. paskui ją sekė 6-oji torpedų eskadrilė (VT-6, iš "Enterprise"), kurios lydintiems naikintuvams "Wildcat" taip pat pritrūko degalų ir teko pasukti atgal. Be naikintuvų palydos visi penkiolika VT-8 "TBD Devastator" buvo numušti, bet nespėjo padaryti jokios žalos, o vienintelis išgyvenęs buvo praporščikas Džordžas Gėjus (George Gay). VT-6 neteko 10 iš savo 14 "Devastatorių", o 10 iš 12 "Devastatorių", priklausančių "Yorktown" VT-3, buvo numušti be jokių pataikymų. Iš dalies problemą lėmė prastas "Mark 13" torpedų veikimas. Vyresnieji karinio jūrų laivyno ir Ginkluotės biuro pareigūnai taip ir nepaklausė, kodėl šešios torpedos, paleistos taip arti japonų lėktuvnešių, nesukėlė jokių pataikymų. Japonų kovinis oro patrulis, skraidantis su "Mitsubishi A6M2 Zeros", numušė be palydos skrendančius lėtus, nepakankamai ginkluotus TBD. Keliems TBD pavyko priartėti pakankamai arti, kad galėtų numesti torpedas ir šaudyti iš kulkosvaidžių į priešo laivus. Tai privertė japonų lėktuvnešius daryti staigius posūkius. TBD "Devastator" daugiau niekada nebuvo panaudotas kovoje.
Nepaisant to, kad amerikiečių torpedų atakos nepadarė jokių smūgių, japonų lėktuvnešiai nesugebėjo pasiruošti ir surengti savojo smūgio. Jos taip pat išvedė iš rikiuotės japonų kovinį oro patrulį (CAP). Be to, daugeliui "Zero" pritrūko šaudmenų ir degalų. 10.00 val. pasirodžiusi trečioji torpedinių lėktuvų ataka iš pietryčių, kurią surengė 3-ioji torpedinių lėktuvų eskadrilė (VT-3 iš "Yorktown"), privertė japonų CAP skristi į pietrytinį laivyno kampą. Geresnė drausmė ir daugiau "Zero" lėktuvų panaudojimas CAP galėjo leisti Nagumo išvengti žalos, kurią padarė artėjančios amerikiečių atakos.
Iš pietvakarių ir šiaurės rytų artėjo trys "Enterprise" ir "Yorktown" SBD eskadrilės (atitinkamai VB-6, VS-6 ir VB-3). Dviem eskadrilėms iš "Enterprise" trūko degalų, nes ilgai ieškojo priešo. Vis dėlto eskadros vadas nusprendė tęsti paieškas. Jis pastebėjo japonų eskadrinį minininką "Arashi". Jis judėjo prisijungti prie Nagumo lėktuvnešių po to, kai nesėkmingai giluminiu šoviniu apšaudė JAV povandeninį laivą "Nautilus". Prieš tai "Nautilus" nesėkmingai atakavo karo laivą "Kirishima". Kai kurie bombonešiai buvo prarasti dėl degalų trūkumo prieš pradedant puolimą.
"McClusky" sprendimas tęsti paieškas buvo didelė pagalba JAV lėktuvnešio operatyvinei grupei ir pajėgoms Midvėjuje. Visos trys amerikiečių narų bombonešių eskadrilės (VB-6, VS-6 ir VB-3) atvyko tinkamu laiku pulti. Dauguma Japonijos KOP ieškojo torpedinių lėktuvų. Ginkluoti japonų smogiamieji lėktuvai užpildė angarų denius, ant denių gulėjo degalų žarnos, o bombos ir torpedos buvo netoli angarų, todėl japonų lėktuvnešiams kilo didelis pavojus būti apgadintiems.
Nuo 10:22 val. dvi "Enterprise" oro grupės eskadrilės pasidalijo ir atakavo du taikinius. Atsitiktinai abi grupės atakavo "Kaga". Komandoras leitenantas Ričardas Halsey Bestas ir dar du lėktuvai nuskrido į šiaurę pulti Akagi. Atakuojant beveik dviem pilnoms eskadrilėms, į Kagą pataikė keturios ar penkios bombos, kurios padarė didelę žalą ir sukėlė gaisrus, kurių nepavyko užgesinti. Viena iš bombų nukrito netoli tilto ir pražudė daugumą vyresniųjų karininkų.
Po kelių minučių "Best" ir du lėktuvai nusileido ant "Akagi". Nors "Akagi" gavo vieną tiesioginį smūgį (jį paleido vadas leitenantas Bestas). Jis pataikė į denio liftą ir perskrido per visą viršutinį angaro denį. Jis sprogo tarp ginkluotų ir degalais aprūpintų lėktuvų. Dar viena bomba sprogo po vandeniu, dėl to buvo sulenktas skrydžio denis ir pažeistas vairas.
"Yorktown" laivas VB-3, kuriam vadovavo Maxas Leslie, puolė Sōryū. Jie gavo mažiausiai tris smūgius ir padarė daug žalos. VT-3 nusitaikė į Hiryū, bet nesulaukė jokių smūgių.
Per šešias minutes Sōryū ir Kaga užsidegė. Akagi taip pat buvo smarkiai apgadintas. Japonai tikėjosi, kad "Akagi" pavyks išgelbėti arba parvilkti atgal į Japoniją. Galiausiai visi trys lėktuvnešiai buvo palikti ir nuskandinti.
Japonijos kontratakos
Užpultas vienintelis išlikęs Japonijos lėktuvnešis "Hiryū". Pirmąjį "Hiryū" puolimą sudarė 18 pikiruojančių bombonešių ir šeši lydintys naikintuvai. Jie sekė besitraukiančius amerikiečių lėktuvus ir atakavo "Jorktauną", pataikydami į jį trimis bombomis, kurios pramušė skylę denyje, užgesino katilus ir sunaikino kelis priešlėktuvinius pabūklus. Nepaisant žalos, remonto komandos per valandą sugebėjo sutvarkyti skrydžio denį ir suremontuoti kelis katilus. Per šią ataką buvo prarasta dvylika japonų pikiruojančių bombonešių ir keturi lydintys naikintuvai.
Maždaug po valandos įvyko antrasis Hirju puolimas. Ją sudarė dešimt torpedinių bombonešių ir šeši lydintieji A6M. JAV remonto darbai buvo atlikti taip gerai, kad japonai nusprendė, jog tai turi būti kitas, nesugadintas lėktuvnešis. Atakos metu į "Yorktown" pataikė dvi torpedos; jis prarado visą galią ir pasviro į kairę, todėl buvo išvestas iš rikiuotės. Admirolas Fletčeris perkėlė savo vadovaujantį personalą į sunkųjį kreiserį "Astorija". Nė vienas iš Spruance'o 16-osios operatyvinės grupės lėktuvnešių nebuvo apgadintas.
Žinia apie šiuos du smūgius ir pranešimai, kad kiekvienas iš jų paskandino amerikiečių lėktuvnešį (abiem atvejais tai buvo "Yorktown"), labai pagerino Kido Butai moralę. Visi keli išlikę lėktuvai buvo atgabenti į "Hiryū", kur jie buvo paruošti atakai prieš, kaip manyta, vienintelį likusį amerikiečių lėktuvnešį.
Amerikiečių kontrataka
Vėlyvą popietę "Yorktown" žvalgybinis lėktuvas aptiko Hiryū. "Enterprise" surengė pikiruojančių bombonešių (įskaitant 10 SBD iš "Yorktown") smūgį. Nepaisant to, kad "Hiryū" gynė keliolika "Zero" naikintuvų, "Enterprise" ataka buvo sėkminga: keturios, galbūt penkios bombos pataikė į "Hiryū", dėl to ji užsidegė ir negalėjo valdyti orlaivių. (Horneto smūgis buvo nukreiptas į lydinčiuosius laivus, bet į juos nebuvo pataikyta.) Po beviltiškų bandymų suvaldyti gaisrą dauguma "Hiryū" likusios įgulos narių buvo išvesti iš laivo. Likusi laivyno dalis toliau plaukė į šiaurės rytus, kad pasivytų amerikiečių lėktuvnešius. Hiryū dar kelias valandas išsilaikė ant vandens. Jį aptiko lėktuvas iš lengvojo lėktuvnešio "Hōshō". Tai leido tikėtis, kad jį pavyks išgelbėti arba parvilkti atgal į Japoniją. Tačiau netrukus po pastebėjimo "Hiryū" nuskendo. Kontradmirolas Yamaguchi pasirinko eiti į dugną kartu su savo laivu, todėl Japonija neteko geriausio savo lėktuvnešio karininko.
Sutemus abi pusės apgalvojo situaciją ir kūrė veiksmų planus. Admirolas Fletcheris turėjo palikti "Yorktown". Jis manė, kad negalės vadovauti iš kreiserio. Jis perdavė vadovavimą Spruansui. Spruance'as žinojo, kad Jungtinės Valstijos iškovojo didelę pergalę, bet vis dar nebuvo tikras, kokios japonų pajėgos liko. Jis norėjo apsaugoti Midvėjų ir savo lėktuvnešius. Dieną jis sekė Nagumo, o atėjus nakčiai tęsė sekimą. Galiausiai, baimindamasis galimo naktinio mūšio su japonų laivais ir manydamas, kad Jamamoto vis dar ketina įsiveržti, Spruance'as pasitraukė į rytus. Vidurnaktį jis pasuko atgal į vakarus priešo link. Jamamoto nusprendė tęsti atakas ir pasiuntė likusius savo laivus ieškoti amerikiečių lėktuvnešių į rytus. Jis taip pat pasiuntė reidinį kreiserį bombarduoti salos. Japonų laivams nepavyko užmegzti kontakto su amerikiečiais dėl Spruance'o sprendimo trauktis į rytus, ir Jamamoto įsakė pasitraukti į vakarus.
Birželio 5 d. Spruance'ui nepavyko atkurti kontakto su Jamamoto pajėgomis, nors jis atliko daugybę paieškų. Dienos pabaigoje jis pradėjo pulti visus Nagumo lėktuvnešių pajėgų laivus. Šis smūgis praleido pagrindinę Jamamoto laivų grupę. Jis nesužalojo nė vieno japonų naikintuvo. Po nakties smogiamieji lėktuvai grįžo į lėktuvnešius. Spruance'as įsakė "Enterprise" ir "Hornet" įjungti šviesas, kad padėtų išsilaipinti.
Birželio 5/6 d. naktį, 02:15, vado Džono Merfio (John Murphy) "Tambor", esantis 90 jūrmylių (100 mylių; 170 km) į vakarus nuo Midvėjaus, padarė antrąjį svarbų povandeninių laivų pajėgų indėlį į mūšio baigtį. Pastebėję kelis laivus, nei Murphy, nei jo vykdomasis karininkas Ray'us Spruance'as jaunesnysis negalėjo jų atpažinti. Manydamas, kad tai gali būti JAV laivai, Murphy nešaudė, bet pranešė apie laivus Ramiojo vandenyno laivyno povandeninių pajėgų vadui admirolui Robertui Englishui (COMSUBPAC). Šis pranešimas buvo nusiųstas Nimitzui, kuris jį nusiuntė Spruance'ui. Spruance'as nusprendė, kad tai invazijos pajėgos, ir ėmėsi jas blokuoti, laikydamasis 100 jūrmylių (120 mylių; 190 km) į šiaurės rytus nuo Midvėjaus.
Tamboro pastebėti laivai buvo keturi kreiseriai ir du eskadriniai minininkai, kuriuos Jamamoto pasiuntė bombarduoti Midvėjaus. 02:55 val. šie laivai gavo Jamamoto įsakymą atsitraukti ir pakeitė kursą. Maždaug tuo pat metu, kai buvo pakeistas kursas, buvo pastebėtas "Tambor", o norėdami išvengti povandeninio laivo atakos "Mogami" ir "Mikuma" trenkėsi vienas į kitą, smarkiai pažeisdami "Mogami" priekį. Mažiau apgadinta "Mikuma" sulėtėjo iki 12 mazgų (22 kilometrų per valandą; 14 mylių per valandą). Tai buvo didžiausia žala, kokią pasiekė bet kuris iš 18 mūšyje dislokuotų povandeninių laivų. Tik 04.12 val. dangus pakankamai nušvito, kad Murphy galėtų įsitikinti, jog laivai yra japonų, iki to laiko likti ant paviršiaus buvo pavojinga, ir jis nėrė, kad priartėtų prie atakos. Puolimas buvo nesėkmingas, ir apie 06:00 jis pagaliau pranešė apie du į vakarus plaukiančius "Mogami" klasės kreiserius.
Per kitas dvi dienas iš pradžių "Midvėjus", o paskui "Spruance'o" lėktuvnešiai surengė kelias atakas. "Mikuma" buvo nuskandintas "Dauntlesses", o "Mogami" liko apgadintas ir grįžo namo remontuoti. Per paskutinę iš šių atakų taip pat buvo subombarduoti ir kulkosvaidžiais apšaudyti eskadriniai minininkai "Arashio" ir "Asashio".
"Yorktown" vilko JAV laivas "Vireo". Tačiau birželio 6 d. vėlyvą popietę I-168 paleido torpedas; dvi pataikė į "Yorktown", tačiau trečioji pataikė į "USS Hammann", kuris teikė energiją "Yorktown", ir jį paskandino. Hammannas skilo į dvi dalis, žuvo 80 žmonių. Jorktauno laivas nuskendo birželio 7 d. po 05.00 val.