1942年6月4日早上，一架格鲁曼F4F-4“野猫”战斗机从约克敦号航母起飞进行战斗巡逻。这架飞机是战斗机三中队的第13号机，飞行员是中队长威廉·N.莱纳德中尉。请注意右侧的0.50口径机关炮和防护绳上安装的用以防护弹片飞溅的垫子。
为了扩充已经占据的东南亚领地，日本把注意力放在攻占萨摩亚群岛，斐济以及澳大利亚上。然而，中途岛是当时最靠近日本本岛的美国军事基地，又位处夏威夷和日本本土距离的一半左右，是美太平洋舰队西进的重要补给基地。如果中途岛告急，美国太平洋舰队必会全力救援，因此中途岛可成为一个消灭美国太平洋舰队的陷阱。
日本海军联合舰队司令山本五十六大将的作战计划秉承了日本帝国海军所注重的战略教义：大胆、富有创意。这次行动的目的就是想把美国太平洋舰队引进一个绝地，给与他们致命的一击。原本日军内部还在为是否攻击中途岛争论不休，但在4月18日美军空袭东京的行动之后，此争论即画上句点。虽然美国的空袭东京行动并没有造成巨大的伤害，但是足以证明美军已有能力空袭日本本岛，因此必需将日本海军的力量向东推进到中途岛。也因为日军急于攻击中途岛，致使行动并没有经过详细地策划，而埋下失败的种子。
1942年6月4日，中途岛之战中，日本飞龙号航母机动航行，躲避美国陆军航空队B-17飞行堡垒投下的炸弹
山本的总体计划是在攻击日前24小时，以细萱戊子郎中将率领的北方部队向阿留申群岛进行佯攻任务，登陆阿图岛和基斯卡岛，摧毁荷兰港，以迷惑美军。
攻击日的黎明，则由南云忠一中将率领的第一机动舰队（由四艘航空母舰加上若干护卫舰组成）在西北轰炸中途岛，并试图引诱出太平洋舰队。接着由山本亲自率领的主力舰队（由三艘主力战列舰加上若干护卫舰组成）在其后三百海里处，支援第一机动舰队与美军舰队进行决战。然后攻击日的黄昏则将由近藤信竹中将率领的攻略部队从西南登陆中途岛。
1942年6月4日，中途岛之战中，美国海军少校麦克斯韦尔·F.莱斯利——VB-3轰炸机中队的指挥官，在成功轰炸日军苍龙号航母后迫降在重巡洋舰阿斯托里亚号近处的海面上。莱斯利和他的僚机飞行员P.A.霍姆伯格中尉是因为油料耗尽而迫降的，他们返航时，母舰约克敦号正在遭到日机围攻。莱斯利、霍姆伯格以及他们的机枪手都被巡洋舰的救生艇捞起。请注意照片右侧：巡洋舰携带的一架柯蒂斯SOC海鸥型水上飞机在弹射器上。
美国海军情报局在与英国以及荷兰相关单位紧密的合作下，开始成功地解读日本海军主要通讯系统JN-25的部分密码。1942年1月20日，日本海军伊124号潜艇在达尔文港外被美澳船舰围攻后沉没，美军在残骸中发现JN-25B。到了五月上旬，联军在破解JN-25上取得了重大的突破，也因此得到了窥探日本海军计划的能力。
JN-25让联军得悉“AF方位”将会是日本海军的下一个攻击目标，然而联军就偏偏破解不到“AF方位”的位置。一些美军的高层将领认为“AF方位”便是中途岛，另外一些则认为是阿留申群岛。然而任凭联军解码科技多么的先进，也仍然无法破解“AF方位”的正确位置。
正当美军高层在伤脑筋的同时，夏威夷情报站站长约瑟夫·罗彻福特却想到了一个能够确认“AF方位”是不是中途岛的妙计。他要求中途岛海军基地的司令官以无线电向珍珠港求救，说中途岛上的淡水供应站出现了问题，导致整个中途岛面临缺水的危机。不久后，美国海军情报局便截夺到一则JN-25信息，内容果然提到了“AF方位”出现缺水问题。
结果“AF方位”便证实为中途岛，也就是日本海军的下一个攻击目标。有一些学者认为AF暗号说是美国为了掩盖真正的情报手段---间谍网而散布的，如半藤一利提到飞龙号被俘的军人相宗邦造曾在美军那看到刚服役的航母隼鹰的照片而仰天长叹，而出发前当地居民都在谈论中途岛，再如《日本帝国的衰亡》中提到海军军官在出发前收到在中国的陆军友人寄来的信说祝M作战成功。
1942年6月4日，中途岛环礁，日军对中途岛海军机场空袭后，被击中起火的美军油罐冒着黑烟。美军在这座小岛上维护着一条简易跑道和几十架飞机。空袭造成严重损失，但跑道仍能使用。
