?於此同時，在太平洋戰場上，日本在珊瑚海海戰之後的僅僅一個月就已經把中途島擬定爲下一個攻擊目標。這不僅能報美國空軍空襲東京的一箭之仇（當時日本高級將領中有認爲空襲東京的飛機是從中途島起飛的），還能敞開夏威夷羣島的大門。防止美軍從夏威夷方面出動並攻擊日本。日本海軍想借此機會將美國太平洋艦隊殘餘的軍艦引到中途島一舉殲滅。爲達到該目的，日本海軍幾乎傾巢而出，投入大半兵力，艦隊規模甚至超越後來史上最大海戰萊特灣海戰時的聯合艦隊。是日本海軍在二戰中最大的戰略進攻，然而由於珊瑚海海戰的牽制，使聯合艦隊少派遣兩艘航空母艦——即受傷的“翔鶴”、以及缺編飛行員的“瑞鶴”號，對作戰造成極嚴重的影響。
日本聯合艦隊司令部所擬定的計劃是異常的宏大而詳盡，但卻缺乏彈性。幾乎整個日本海軍都被用在這次作戰中。一共差不多動用了200艘艦艇，其中包括8艘航空母艦、11艘戰鬥艦、22艘巡洋艦、65艘驅逐艦、21艘潛艇。協助它們的還有600多架飛機。
而美軍方面，尼米茲上將一共只勉強集中了76艘艦艇，而其中有1/3是屬於北太平洋的兵力，根本就不曾參加會戰。
就是在這種日美實力相差懸殊的情況下，日本海軍和美國海軍在中途島地區展開了決戰。
然而日本雖然實力強大，然而卻犯下了幾個致命的錯誤。首先日本方面驕狂自大，自從太平洋戰爭爆發之後，日軍橫掃南洋，幾乎未嘗一敗，即便是珊瑚島海戰，日軍首次受創，最終也取得了戰術上的勝利。正是因爲如此，日本人驕橫輕敵，爲其最後的失敗埋下了伏筆。
日本的第二個致命的錯誤就是，情報站的失誤，戰爭在當時已經向多維空間發展，情報戰和信息戰已經成爲制約戰爭勝利的主要因素之一。然而日本方面對情報戰的重視性遠遠不如美軍。美軍在此次海戰之前，就成功破譯了日本的密電碼，併成功掌握了日本海軍作戰計劃和戰略部署，這樣就掌握了戰場先機。
日本方面的第三個致命的錯誤就是，作戰計劃的錯誤。首先，日本犯了分散兵力的錯誤。日本的艦隻雖多，卻被分爲相互不能直接支援的六支，將2艘航空母艦用於遙遠的北方，使得在中途島方向主要靠南雲艦隊的4艘航空母艦，這4艘航空母艦上共有艦載機261架。而美國海軍最大限度的集中部署自己的力量，全部可用於中途島方向的飛機達到354架，在數量上反而佔了優勢。其次。在給南雲艦隊的任務是兩個根本矛盾的任務。一個任務是空襲中途島，爲登臨作戰作火力準備。這就嚴格限制南雲艦隊的行動自由。可另一個任務確是與敵人艦隊接觸並殲滅之，這又要求南雲艦隊根據情況完全機動行事。由於沒有指明哪個優先，使南雲艦隊無所適從。被迫在兩個波次的飛機上裝載了完成不同任務的彈藥，後來因爲更換彈藥延誤了時間，延誤了戰機，遭受滅頂之災。第三，沒有重視情報工作，對蒐集情報的手段不重視，使得沒有正確判明敵情。
另外日本方面作戰觀念的落後，也對此次海戰的勝負產生了至關重要的影響。美國在珍珠港被擊沉了所有的戰列艦，反而使他們放開了束縛的手腳，建立了以航空母艦爲核心的特混艦隊，其他艦隻都圍繞保護航空母艦。而日本雖然運用艦載機取得了偷襲珍珠港的勝利，可海軍中堅持以戰艦作爲海戰決戰的決定性力量的擁護者還大有人在，包括當時世界上最大的戰列艦“大和”號在內的戰列艦隊被保存在柱島錨地，用來將來決戰之用。它們發揮的作用並不比珍珠港被擊沉的美國戰列艦大。日本海軍不願將戰列艦和航空母艦混合編組爲以航空母艦爲核心的艦隊，讓戰列艦爲航空母艦提供對空掩護，致使南雲艦隊只得靠自己的巡邏機來保護自己。當遭到中途島飛機攻擊時，日本艦隊只得將第二波飛機中的掩護戰鬥機起飛迎戰，造成得到美軍艦隊的情報後已經準備好的俯衝轟炸機沒有戰鬥機掩護，南雲目睹了沒有戰鬥機掩護的美國戰機失敗的下場，不願自己重蹈覆轍，決定重組部隊後再進攻美國艦隊，使得戰機延誤。而且爲登陸作戰作火力準備的任務完全可以由戰列艦隊擔任，這樣就能放開南雲艦隊的手腳。
第五個原因就是戰術指揮上的失誤，首先是忽視了偵察任務。南雲艦隊沒有專門的偵察機飛行隊，由於不願分散進攻力量，南雲艦隊的偵察任務主要由編隊中戰列艦和巡洋艦上的老式水上飛機擔任。那天日本艦隊沒有進行雙相搜索，進行單相搜索的飛機中有2架出現故障，延誤了起飛時間，造成發現美國艦隊遲誤，直接影響戰局。第二，當南雲得到美國艦隊的情報後，沒有采納山口多聞的建議，立即出動沒有戰鬥機掩護的俯衝轟炸機進攻，導致艦機同沉。第三，山本五十六大將親自率戰列艦隊出戰，爲保持無線電靜默，自動放棄了戰役的指導。
除此之外，日本在科技水平和工業技術方面，也是遠遠不如當時的美國。一個明顯的證明就是雷達技術的應用。當時美國艦隊已經裝備了雷達，在日本機羣沒有到來就發現並預先做好準備，而日本艦隊沒有裝備雷達，所有警戒全靠目測，當美國俯衝轟炸機借雲層的掩護攻擊時，無法及時作出反應。
以上種種原因，最終導致了日軍在中途島戰役中的失敗，此戰日軍先後損失了4艘航空母艦（“赤城”“加賀”“蒼龍”“飛龍”），1艘重巡洋艦（“三隈”），332架飛機（包括備用機，被炸燬於航母約280架，僅被擊落42架），3500人陣亡。
而美軍只損失了1艘航空母艦（“約克城號航空母艦”），1艘驅逐艦（“哈曼”），147架飛機（多爲被擊落），307人陣亡。
美軍以少勝多，重創日本海軍聯合艦隊，使得太平洋戰爭的局勢發生了明顯的變化，通過此戰之後，美軍方面成功掌握了太平洋戰場的主動權，損失慘重的日本海軍已經基本喪失了進攻能力，而擁有強大工業基礎作爲支撐的美軍，在太平洋地區的實力卻急速膨脹起來，開始對日軍展開了反攻，而此戰也被視爲太平洋戰爭的轉折點。