珍珠港事件之后，为了恢复美国海军的元气和信心，罗斯福总统亲自改组了海军高级指挥机构。平易近人又足智多谋的海军上将切斯特·尼米兹越过比他资历深的28个军官，被提升为太平洋舰队司令，取代了金梅尔上将的位置。与山本不同的是，尼米兹从珍珠港事件中很快吸取教训，用航空母舰作为舰队主力，以4艘航空母舰为核心组成几支不大的特混舰队，巧妙地与日军进行了连续作战。这期间尤其是杜立特尔中校率机对东京的轰炸及美日珊瑚海海战，更是大大鼓舞了美军士气，也为航空母舰作战积累了宝贵经验，形成了以航空兵为核心力量进行海战的作战原则。
此外，与山本不同的另一点是，尼米兹执掌太平洋舰队后，特别注意日军情报的收集。这一点使他大大受益。
美国在珍珠港事件之前，即能破译日本的密码。在珊瑚海之战结束后，尼米兹上将就掌握了日军将在6月初对中途岛和阿留申群岛同时发动进攻的计划。通过破译截获的日军电报，美方不仅查明了参加作战的日军部队和舰只，而且连各舰队的航线甚至舰长姓名都了解得一清二楚。尼米兹上将决定将计就计，先在中途岛建立海陆空立体防御体系，然后在海上设置陷断阱，打击敌人。与此同时，从5月30日起。侦察机开始在距岛700海里范围内进行不间断警戒搜索。但客观的事实仍然令美国人忧心忡忡。尼米兹能结集起来的海军力量实在不足以与日本联合舰队对抗：除“企业”号和“大黄蜂”号2艘航空母舰外，能够调集的只有8艘巡洋舰和14艘驱逐舰。因为在历经珍珠港惨案后，美军太平洋舰队已经损失得差不多了，上述兵力已是其在太平洋的“全部积蓄”。5月21日，在珊瑚海战斗中负伤的航空母舰“约克城”号摇摇晃晃地开入珍珠港。由于情况紧急，早在5月28日，“企业”号和“大黄蜂”号由斯普鲁斯少将率领先期驶离珍珠港。而“约克城”号则由弗莱彻少将指挥，竟带着仍在日夜不停地进行抢修的大量技工拔锚启航，前往中途岛东北与舰队会合后，便进入预定伏击位置。而美国舰队驶过时留下的航迹消失不到1小时，日本潜艇就在此布置了警戒线。假如美国人稍慢一步，或日本人稍快一步，中途岛海战的胜负就很难预测了。
由于调集兵力的及时，到6月1日，尼米兹手中已经掌握有3艘航空母舰、8艘巡洋舰、14艘驱逐舰和约20艘潜艇的舰队。这些数量与日本庞大的舰队相比自然是小巫见大巫了。他把这少得可怜的兵力分成两支航空母舰特混舰队。雷蒙德·斯普鲁恩斯海军少将率领第16特混舰队，包括“企业”号、“大黄蜂”号航空母舰以及5艘重巡洋舰和9艘驱逐舰。第17特混舰队由弗兰克·弗莱彻海军少将指挥，由“约克城”号航空母舰、2艘重巡洋舰和6艘驱逐舰组成。
由于对自己的优势力量过于自信，山本的舰队在航行中虽然一再截听到珍珠港美军电报频繁，但却没有引起警觉，更没有发现美国太平洋舰队已经出动。联合舰队冒着大雾向中途岛进发。
6月3日凌晨，日军在阿留申方面的先遣部队冒着大雾火速向荷兰港靠近。几小时后，由志贺淑雄海军大尉率领23架轰炸机和12架战斗机，从“龙骧”号和“隼鹰”号航母的飞行甲板上小心翼翼地起飞，直插180海里以外的荷兰港，经过1小时的飞行，这群轰炸机攻击了港口的电台和油库，战斗机扫射了停在水面的水上飞机，除一架战斗机被岛上炮火击中后迫降外，其余全部安全返航。第二天，日军再次空袭了荷兰港。4天后，日本甚至在阿图岛和基斯卡岛登陆。但由于美国太平洋舰队司令尼米兹早已破解了日军密码，所以并不上当，而是专心致志地注视着中太平洋上另一场更大规模的激战。
6月3日上午8时，由中途岛起飞的水上飞机发现日军南方集团的舰船，机员判断这就是日军的主力。但尼米兹判断这些舰船不是日军主力，因此，仍然把美军航母掌握在手中，没有投入战斗。
这些情况接二连三地报到“大和”号上，使山本忧心忡忡，心也顿时凉了半截。因为这说明美军已发现他们的企图，原来的奇袭计划已不能实现。