Однако реальное развитие событий сразу пошло не по японским сценариям. Японские подводные лодки заняли свои позиции с опозданием на трое суток - лишь 4 июля, когда американские авианосцы уже пересекли линию завесы и скрытно развернулись в 300 милях северо-восточнее Мидуэя. Это . определило весь дальнейший ход операции.
Американское командование, раскрыв японский шифр, читало перехваченные радиограммы и, зная о японских планах, осуществило широкомасштабные оборонительные мероприятия, хотя ввиду явного превосходства японцев считало свое поражение почти неизбежным. Американцы планировали сосредоточить усилия против авианосцев, надеясь сорвать высадку десанта и нанести потери флоту Японии. Командование США смогло выделить 3 тяжелых авианосца (233 самолета), 8 тяжелых крейсеров и 14 эсминцев, сведенных в 16-е и 17-е оперативные соединения под общим командованием адмирала Ф.Флетчера. К 1 июня на Мидуэе было сосредоточено около 120 боевых самолетов, включая пикирующие бомбардировщики и торпедоносцы. Боевые действия, как и планировали японцы, начались на второстепенном алеутском направлении. 3 июня самолеты авианосцев «Ryuzyo» и «Juniyo» нанесли удар по Датч-Харбору. 7 и 8 июня японцы захватили острова Кыска и Атту. Но, вопреки замыслам японцев, алеутские десанты не распылили американские авианосные силы, собиравшиеся в ударный кулак в районе атолла Мидуэй. (Отвлечение двух ударных авианосцев на второстепенное направление многие считают стратегической ошибкой Ямомото).
3 июня в 600 милях к западу от атолла Мидуэй американский самолет-разведчик обнаружил японский десантный конвой. Его атаковали бомбардировщики и торпедоносцы берегового базирования, но атаки оказались безуспешными.
На рассвете 4 июня японское авианосное ударное соединение в условиях плохой видимости подошло с севёро запада на 240 миль к Мидуэю. В воздух было поднято 108 самолетов. Нагумо по-прежнему рассчитывал на внезапность, так как командир десантного конвоя, соблюдая приказ о радиомолчании (?). не сообщил об американских атаках. Вскоре после подъема японские самолеты были обнаружены в 150 милях, а авианосцы в 180 милях от Мидуэя. Японские самолеты успешно атаковали атолл, причинив повреждения береговым объектам, тогда как атаки американских самолетов оставались пока безуспешными.
В первой волне американцы атаковали японское авианосное соединение торпедоносцами берегового базирования - на цель вышли шесть новых торпедоносцев «Avenger» и четыре бомбардировщика В-26 «Marauder» с подвешенными торпедами. Не достигнув ни одного попадания, группа потеряла почти все свои самолеты - назад вернулись один «Avenger» и два «Marauder». Вторую атаку выполнили 14 В-17, сбросив бомбы с высоты 6000м и не добились ни одного попадания. Следующую волну нападавших представляли 16 легких бомбардировщиков «Vindicator». Эти самолеты могли нанести эффективный удар с пикирования, hq экипажи самолетов не имели опыта подобных атак, потому бомбежка шла на пологом снижении. Японские истребители без труда сбили 8 самолетов еще при заходе на цель. 10 бомб упало относительно близко от авианосца «Hiryu», но не нанесли ему повреждений. Из 8 вернувшихся на Мидуэй бомбардировщиков б после этой атаки имели такие повреждения. что их восстановление сочли нецелесообразным. Четвертая волна .атаки снова состояла из бомбардировщиков «Vindicator» - 11 единиц, но увидев в воздухе множество истребителей «Zero», американцы отвернули от авианосцев и попытались атаковать линкор «Haruna». Ни одного попадания достигнуто не было, а два бомбардировщика было сбито.
На фоне этих непрерывных, хотя и неудачных атак американцы готовили свой основной и по сути последний удар - атаку палубной авиации авианосных соединений. Всего для атаки по японским кораблям с американских авианосцев поднялись 126 бомбардировщиков и торпедоносцев в сопровождении 26 истребителей. Многие из них не смогли найти японские корабли, поскольку непрерывного наблюдения за противником не велось. В результате предыдущих атак береговых самолетов японские истребители оказались «прижатыми» к воде, так как последняя волна бомбардировщиков опять атаковала с планирования на малых высотах- В 10:20 адмирал Нагумо отдал приказ самолетам подниматься в воздух по мере готовности. Наконец, все самолеты были выстроены на полетной палубе. Прогрев моторов заканчивался,