这封急电把“赤城”号舰桥上的人都惊呆了。这么快就出现了美舰队，对南云和他的参谋来说，真犹如晴天霹雳。此时出击中途岛的第一攻击波的机群已陆续返航，舰上正匆忙进行飞机的回收工作。
情报参谋小野海军大尉立即在海图上查明了美舰所处的位置
“准备就绪的攻击机应该立即起飞！”
“陆用炸弹不顶用了，必须重新换装鱼雷！”
南云虽然很后悔没有派出第二批侦察机和未记住山本五十六长官要求“攻击机至少要有半数装上鱼雷待命”的嘱咐，可是他仍然不太相信美舰会在这样近的距离。于是他下令侦察机
6时20分，侦察机又发来电报
这是一份具有决定性意义的报告。南云和他的参谋们从自信和疑惑中清醒过来，原以为不可能出现的敌航空母舰果然出现了，不幸就在眼前。南云在这一紧要关头又开始犹豫
不宜立即派飞机去歼灭美舰队有三个原因。第一，实施鱼雷轰炸是日本海军航空兵的专长，水平轰炸无论如何也不理想，效果也差，而俯冲轰炸的效果也不见得好多少。第二，南云已派不出战斗机来为轰炸机护航。他的战斗机已全部升空，有的正随友永的飞机一起在天上盘旋，有的正在追歼中途岛的陆基攻击飞机的残兵败将，还有一部分受了伤。所有这些飞机上的油料都已所剩无几。最后还有一个重要问题，不清理出飞行甲板，就无法回收攻击中途岛后返航的飞机，这关系到100多架精锐飞机的生存。
在“飞龙”号上以勇猛著称的第2航空母舰战队司令官山口再也沉不住气了，马上向南云发出信号
于是各舰再度换装鱼雷和对舰炸弹。一架架刚刚换上普通陆用炸弹整齐排列在甲板上等待起飞的轰炸机，不得不再次回到甲板下的机库中改装鱼雷。可是，要全部完成武器换装这一繁重的任务，最快也得需要2个小时。时间非常紧迫，反复装卸所带来的作业量也是巨大的。各母舰上立刻陷入一片混乱
正当南云舰队手忙脚乱地换装炸弹时，在中途岛东北海面，由弗莱彻和斯普鲁恩斯率领的第16、17特混舰队，就像一个耐心等待的猎人，一连几天一直全神贯注地静候猎物的到来。现在机会终于来了。斯普鲁恩斯决心不放弃这次难得的机会，对南云部队进行第一次攻击，打它一个措手不及。
日本时间6时25分，从“大黄蜂”号上起飞的15架鱼雷机，在“赤城”号右前方蔚蓝色的天空出现。但是这些飞机在5分钟之前就被南云舰队的警戒舰发现，加之飞机性能差，又没有战斗机掩护，没过多久，15个空中黑点便一个接一个地爆炸消失了。所有美鱼雷机全部被50架零式战斗机击落，30名空勤人员中只有一人幸存。
6时30分，从“企业”号起飞的14架鱼雷机，依然没有战斗机护航，紧贴海面从两舷呼啸着直奔“苍龙”号。此时，日舰要想避开全部鱼雷机似乎已不可能。这惊险紧张的场面，几乎令人窒息。但由于24架零式战斗机的顽强拦截，它们还没有来得及投雷，就有10架拖着浓烟栽到海里。只有4架向“苍龙”号发射了鱼雷，但没有一条鱼雷命中。
接着从“约克城”号起飞的第3鱼雷轰炸机中队又发现了南云的舰队。12架鱼雷机试图从左舷向“飞龙”号扑去。但在日本战斗机的攻击下，只有5架有机会向“飞龙”号发射了鱼雷。“飞龙”号赶紧右转舵，规避了泡沫飞溅的鱼雷。投弹后的美机又有3架在企图退出战斗时被击落，只有2架死里逃生。
至此从3艘美航空母舰上出动的共41架鱼雷机，只有6架得以生还，更可悲的是，美机所投鱼雷竟无一枚命中日航空母舰。美国航空母舰的200来架飞机开战以来由于各种原因总共只剩下54架了。
在舰上观看这场惊心动魄战斗场面的日本人，兴高采烈，为己方战斗机的勇敢善战欢呼喝彩。南云的心情也逐步好转。3个小时内，他的舰队遇到了美军不下8次的空袭。然而他的舰只除因扫射而有一些小的损坏外，没有一艘被击中。同时，他回收了自己的93架飞机，给它们加了油，并使它们作好了起飞准备。此刻，南云踌躇满志，这回该轮到他发起进攻了。7时20分，他下达了“第二攻击波准备起飞”的命令。
各航空母舰调整位置，对向逆风，准备让飞机起飞。甲板上已换好鱼雷的攻击机的螺旋桨一齐开始转动。第一架飞机从“赤城”号上腾空而起。“再有5分钟攻击机就可全部起飞了”，舰上所有人员都在暗暗祈祷。
就在这时，美俯冲轰炸机突然冲破云层，以迅雷不及掩耳之势向日本航空母舰扑来。一声震耳的爆炸声在右舷炸响，黑黑的水柱几乎遮住了太阳，溅起的海水将舰桥上的人们浇得浑身湿淋淋的。
与此同时，炸弹也落向“苍龙”号和“加贺”号。在“赤城”号前面急驶的“加贺”号突然向左急旋，同时以高射炮射击，就在这瞬间，“加贺”号周围升起数支大水柱，有4枚炸弹命中“加贺”号，其中1枚正中舰桥旁边的1辆加油车，整个舰桥和周围甲板区顿起熊熊大火，除了飞行长外，在舰桥上指挥的舰长等主要人员当场毙命。
“‘加贺’号被击中了。”有人大声叫着。时间是7时25分。
“赤城”号也开始射击。视界虽好，但云量7，云高3000米，这种情况只有利于美机发动进攻。只要美机从云层中穿出就可对航空母舰进行攻击，而舰队对此措手不及。但见首批3架美机那令人生畏的机身越来越大，朝着“赤城”号压将下来，许多黑色的东西从机翼下凄厉地摇晃而下。
刹那间，一道明亮夺目的闪光照得舰桥上的军官们眼花缭乱，炽热的气浪猛烈冲来，将他们掀翻在地。“赤城”号被两枚炸弹击中，一颗落在飞行甲板中部升降机后面大约15米的地方，一颗落在飞行甲板后段。炸弹把飞行甲板穿了两个大洞，升降机炸得像一块烧卷了的玻璃板，塌向机库，后段的飞行甲板奇形怪状地向上翻翘着。
在震耳欲聋的爆炸声中，整整齐齐排列在甲板上的飞机瞬间被笼罩在一片火海之中，并引爆了刚才随手丢掉的那批800公斤重的高爆炸弹和鱼雷。几秒钟内，一枚又一枚的炸弹发生剧烈爆炸，炽热的大火从舱内喷出，四处蔓延，惊人的爆炸声此起彼伏，致命的碎片到处飞舞。每一次爆炸都震撼着航空母舰舰体，军舰的下面整个机库已成火海一片，东倒西歪、颠簸摇晃的“赤城”号，不断把燃烧的飞机沿着甲板抖落进沸腾的大海。
此时山本五十六所率领的主力舰队正通过中途岛西北约800海里的海域向东驶去，距南云舰队约有500海里。“大和”舰上的司令部并不知道南云舰队反复换装炸弹，浪费时间，使舰上出现一片混乱的狼狈状况。
最初，在“利根”舰派出的4号侦察机发回发现航空母舰的报告时，山本的联合舰队司令部也接收到了。山本和他手下的参谋们听说有一艘美航空母舰处在机动部队攻击范围之内，感到很高兴。参谋长宇垣在日记中写道
黑岛提醒山本说
不久“大和”号就收到了机动舰队的电报
电报是第8战队司令官阿部弘毅少将从“利根”舰上发来的。阿部是南云舰队的副指挥官。尽管电报内容中没有提到，但它实际上已经暗示出
这时，联合舰队司令部的一位参谋激愤地向山本建议
实际上这时已经来不及了。3艘航空母舰的甲板已经向上卷曲变形，舱内的熊熊烈火无情地冲到甲板上来。连续的诱发引爆，使飞机已经无法起飞。
不管怎样，救援要紧。山本向他的舰队下令将航速增至20节，向中途岛方向疾驰而去。同时命令北方的角田舰队率航空母舰“龙骧”号和“隼鹰”号火速南下，与本舰队协同，前往救援。
“赤城”号舰上，烈火和浓烟包围着舰桥。这艘巨舰在中弹后不到20分钟，就全面丧失了作战能力，与外界的通信联络被中断。南云面对这一惨状，呆若木鸡。只得同意部下恳求他撤离“赤城”号的要求，将司令部迁到巡洋舰“长良”号上。
“苍龙”号的损坏程度并不亚于“赤城”号和“加贺”号。13架俯冲轰炸机的轮流俯冲轰炸，使该舰在几分钟内就中弹3枚，其中1枚正中前部飞行甲板，后两枚击中了中部升降机。大火迅速蔓延到下面的油库和弹药库，诱发起阵阵爆炸，主机停转，舵机失灵，消防系统遭到破坏。舰员被迫离开战位，但他们无处可逃，诱发的巨大爆炸的气浪把许多人一下子掀到了海里。中弹20分钟后，舰长不得不下令弃舰。
此时在中途岛海域内，唯一没有受损伤的航空母舰是“飞龙”号。它是第2航空战队司令官山口多闻的旗舰。舰长加来止男大佐亲自操纵方向舵，先后躲开26枚鱼雷和70颗炸弹的攻击而幸存了下来。
在“赤城”、“加贺”、“苍龙”3艘航空母舰遭到重伤失去战斗能力之后，山口少将担负起航空舰队的指挥任务。山口少将在日海军中被认为是勇敢、富有远见、头脑清晰而又当机立断的第一流将才，深得山本五十六的赏识。当他查实美国的机动舰队是由“企业”号、“大黄蜂”号和“约克城”号组成这一情况后，毫不犹豫地决定马上对美航空母舰发动进攻。
7时58分，18架俯冲轰炸机和6架零式战斗机从“飞龙”号的甲板上隆隆升空。曾经参加偷袭珍珠港的老兵小林道夫海军大尉机警地尾随着一些直接返回“约克城”号的美国飞机，向“约克城”靠近，在30海里处，被18架“野猫”式战斗机发现。随之就是性能优越的“零”式机和数量上占优势的“野猫”式之间空前激烈的空战，其场面壮观激烈，令人叹为观止。空中格斗打得离“约克城”号越来越近。等双方飞机厮杀到航空母舰上空时，已有10架日机被击落，剩下的8架轰炸机穿过“约克城”号的护航舰艇在其周围筑起的防空火力网，向母舰猛冲。小林的飞机被击毁，但是它的炸弹已投出，并掉在飞行甲板上爆炸，弹片四处飞溅。接着第二颗炸弹穿过前升降舵，在很深的底层爆炸。投向“约克城”的第三枚炸弹，在它的大烟囱里爆炸，炸坏了6个锅炉中的5个，致使它在水上动弹不得。
在这次袭击中，日机的损失也不少，共有13架俯冲轰炸机、3架战斗机被击落。但是山口已经顾不上这些了，10时30分，他命令袭击中途岛后正返舰待机的友永丈市大尉，率10架鱼雷机和6架战斗机对美舰发动第二次攻击。友永的座机在袭击中途岛时，左翼油箱已损坏。地勤人员提醒他说
“没关系，用右翼油箱就够了。”仅用右翼油箱是单程飞行，出去就回不来了。深深后悔是自己要求第二次轰炸中途岛的友永已下定了战死的决心。
在友永的带领下，鱼雷机队冒着前所未见的猛烈炮火，向“约克城”号逼近。天空中布满了对空射击爆炸后的碎弹片，看上去好像在下一场黑雪。有8架飞机瞬间就被炮火击落，另外8架虽然突破了美舰的防御弹网，但只有4架到达了投弹位置，并开始投弹。“约克城”号全速规避着鱼雷的攻击，但仍被3条鱼雷击中。“约克城”失去了航速，少顷，舰长巴克斯特海军上校下令弃舰。后来这条弹痕累累的航空母舰在战斗结束后，由于受到一艘日本潜艇的攻击，才极不情愿地沉入大海。
“飞龙”号对美舰队发动的第二次攻击，也是日本人在这场海战中发动的最后一次进攻。待攻击队返回“飞龙”号时，舰上的飞机已寥寥无几。除6架战斗机外，只剩下5架轰炸机和4架鱼雷机了。白天实施强袭已不可能了，山口决定待黄昏来临时再进行出击，争取给美舰队以最后一击。
下午2时30分左右，正当“飞龙”号的舰员们狼吞虎咽地吃着香甜可口的小豆年糕时，负责对空警戒的少尉突然发现从云层里冒出13架俯冲轰炸机。他大声喊道
“飞龙”急速向左转弯连续躲过了敌机的3次攻击，但是，更多的美机俯冲下来。当时任“飞龙”副舰长的鹿江隆回忆说
“急急旋转的巨舰躲闪从正上方俯冲下来的敌机。快！快！大家都屏住气。高射炮、高射机枪开始射击，圆形阵中战舰、驱逐舰同时开火。看到机翼下有黑色物体丢下来，直奔‘飞龙’号甲板。危险！全体立即卧倒。瞬间一阵闪光之后，发出强烈的爆炸声，接着冒出黑烟。炸弹一连串的落下，13架俯冲轰炸机全部投下炸弹，又急急爬升。
“此时，‘飞龙’号的舰桥部位命中两枚，甲板一枚。虽然一开始消防作业，但是一枚命中发电机的炸弹，其爆炸的威力将前甲板掀了起来，挡在舰桥的前面，以致看不清前方。而消防的速度跟不上火药爆炸的速度，终于诱爆了炸弹和鱼雷，引燃了汽油。随着一声巨响，火势进入舱内，已无法挽救了。”
舰长加来请示司令官山口，是否让全体人员马上离舰。山口用低沉的语调回答
山口少将召集800多名幸存者进行诀别训话
“我身为这个航空母舰战队司令官，对‘飞龙’号和‘苍龙’号的损失负全部责任。我将与本舰共存亡。我命令你们全体离舰，继续为天皇陛下效忠。最后让我们面向日本国土的方向，三呼天皇万岁吧！”
山口从身旁的一只水桶里倒了一杯淡水，同幕僚们黯然饮别。随后他又把自己的黑色战斗帽递给了他的参谋伊藤，作为纪念品。然后用布把自己绑在舰桥上，以便能和“飞龙”号的残躯一起沉到数千米深的大洋中去。
在山本五十六接到“飞龙”号受到攻击的电报之前，他一直坚持要集中中途岛和阿留申方面的全部战斗力量，与美舰队进行决战。他的参谋们也不甘心就此罢休，黑岛怪参谋暴跳如雷，痛哭流涕地向山本建议应该如何发起进攻。山本忍着腹痛的加剧，冷静地听着他的参谋们发言，沉闷的气氛笼罩着“大和”号的作战室。
宇垣根据山本的命令向各舰队下达了如下指示
各部队依据下列各项行动，攻击中途岛北方的敌人。
1。主力的位置（山本长官直辖）在夫特姆15，方向120度，速度20海里。
2。中途岛攻击部队（近藤部队）以一部分舰只为运输船队护航，暂时迟迟到西北方。
3。第2机动部队（角田部队）尽快与第1机动部队（南云部队）会合。第3、第5潜水艇战队改变阵位。
此时山本仍未放弃击溃美舰队与攻占中途岛的希望，他以为只要将阿留申方面的第2机动部队召回中途岛，使航空母舰“龙骧”号、“隼鹰”号与南云舰队会合，便能恢复航空战力。可是到12时30分，接到第2机动舰队司令官角田少将的电报，说第2舰队正在攻击荷兰港，从时间上推算，来不及参加夜战。
15时，山本又收到了南云拍来的一份令人震惊的电报
对于山本的这一突然决定，头脑发热心急如焚的参谋们实在接受不了，他们七嘴八舌坚决要求拿下中途岛。首席参谋黑岛甚至流着眼泪歇斯底里地叫道
有一个军官甚至直截了当地提出
参谋们的这一番话似乎使房间变成了真空。渡边回忆说
“山本的心里也许也在哭，但他眼里没有泪水。”也许只有他才能作出这一决定，而作出这个决定对他来说太痛苦了，他哭都哭不出来。
许久，他终于开了腔，语调缓慢沉重
于是他命令驱逐舰“野分”号前往击沉“赤城”号。“野