5月7日凌晨，日军率先发动攻击，载满炸弹的轰炸机从航母起飞。但是，他们错把一艘运油船和一艘巡洋舰当成了航母和战列舰，错过了战机。与此同时，美军的战机编队也错过了日军的两艘主力航母，当时他们遇到了轻型航母“祥凤”号的编队。美军战机击沉了它，这是美军在太平洋海战开始以来获得的最大战果。随后双方的舰队都进入了彼此的攻击边缘位置，但是受到天气影响和当时技术的限制，错过了攻击的最佳时机。下午两点半的时候，日军又发动了一波攻击，但是直到返航时，攻击编队才发现了美军舰队。然而飞机已经抛掉了炸弹，受到了美军战机的攻击。混乱中，日军飞机曾企图在约克城号上降落，不过因为密码不符，被舰上的高炮打散。
5月8日，决战来临了。侦察机都在日出前出发了。双方的侦察机几乎同时发现彼此的目标。8点15分，美军的侦察机率先报告：敌人的航空母舰特遣舰队在“列克星敦”号东北约175英里的海面上，以25海里/小时的速度向南行驶。随后“约克城”号和“列克星敦”号共起飞15架战斗机、46架轰炸机和21架鱼雷机，共82架飞机扑向日本舰队。正当美国人组织进攻的时候，日军也很快做出了反应，“翔鹤”号趁机出动了更多的战斗机，“瑞鹤”号则躲进下着暴雨的附近海面。美军的飞行员率性抵达日舰所在区域，但是由于天气干扰和日本零式战机的阻击，美军的飞机队形被冲散，凌乱丢下的鱼雷没能对日军航母形成有效的打击，所剩的43架美军飞机被迫返航。
相较之下，日军的进攻显得更加的有效。虽然因为雷达的优势，3个美军航母编队在日军尚未抵达上空的时候就进行了拦截，但日军的69架舰载机抢先一步，向“约克城”号展开攻击。虽然“约克城”号多次躲过了鱼类的袭击，但还是被一颗炸弹击中受伤。攻击“列克星敦”号的日军两面夹击，“列克星敦”号先是被2枚鱼雷击中该舰左舷，随后被2颗炸弹击中，后因燃油气体泄漏发生爆炸而沉没。
在这次战斗中，美军共损失3艘军舰，其中包括1艘航空母舰（“列克星敦”号）、1艘驱逐舰和1艘油船，损失飞机65架，阵亡官兵543人。日军共损失2艘军舰，其中有1艘航空母舰（“祥凤”号）、1艘驱逐舰，还有1艘航空母舰受创，损失飞机69架，阵亡官兵1074人。从战斗结果上看，日军是胜利的，但是日本的两艘受损航母原本要参加中途岛战役的，却由于在珊瑚海战中损失严重而缺席，为战略的转折埋下了伏笔。而且，这次战斗中，日本精锐飞行员大量折损，空军的战斗力大幅下滑，再也没能回到巅峰时期的状态。所以从战略上看，美军是占据了巨大优势的，这也让一向嚣张的日本联合舰队受到了初次的打击，折损了它的锐气。
第五节 会战中途岛，日本遭迎头之击
情报的胜利
珍珠港战役之后，日军太平洋战场上进展顺利，短短半年的时间就占领了大半个东南亚，但是美国在山本五十六眼中仍是非常巨大的隐患。为了彻底击毁美太平洋舰队，山本和他的军事参谋们制定了进攻中途岛的战略计划，期望通过这次战役夺取中途岛这个夏威夷外围最后一个飘扬着星条旗的岛屿，并引出美国的太平洋舰队主力加以消灭。
1942年4月18日，杜立特尔率领16架B-25轰炸机，完成了轰炸东京的壮举。这次战斗引起了日军参谋本部的极大愤慨和不安，也坚定了山本进攻中途岛的决心。而在5月初爆发的珊瑚海之战，则再一次刺激了山本的神经，对于中途岛他势在必得。日本海军集结了联合舰队的全部兵力，包括航空母舰8艘，战列舰17艘，巡洋舰33艘，舰载飞机700架。
与珍珠港战役不同的是，此时美军已经加强了对日军情报的搜集，并成功地破解了日海军电报的部分密码。5月中，日军的电报频繁地出现AF这个代码，并且可以确定这就是日军的下一目标。对于破解AF究竟代表着什么，就成为了美军情报部门的重中之重。有人认为是中途岛，但是另一部分坚信是阿留申群岛。一个年轻的军官想到了一个主意，他建议美军散布中途岛，令水站出现问题而导致岛上缺水。果然在之后截获的日军情报中出现了AF缺少淡水的情报，于是美军确定中途岛就是日本的下一进攻目标。为了应对日军的进攻，美军太平洋舰队统帅尼米兹上将召回了西南太平洋上的“企业”号和“大黄蜂”号，同时调集了8艘巡洋舰、14艘驱逐舰和35艘潜艇，以及“约克城”号（在珊瑚海战中受伤的“约克城”号奇迹般地在3天内恢复了一定的作战能力）。这就是尼米兹所能调集的全部兵力，明显和日军的军力之间存在着巨大的差距，信息上的优势就是美军最大的依仗了。虽然日军兵力有绝对的优势，但是山本犯了一个致命的错误，他错误地估计了美军航母的数量，将舰队分成了各自为战的几个编队。
太平洋战争的转折在混乱中完成
6月4日，海军中将南云将军率领的编队开始按照预定的计划进行攻击。108架战机在晨光中起飞，向着中途岛飞去。此时美军的一架远程轰炸机也侦查到了日军的航空母舰，并发现了向中途岛进发的机群。美军迅速作出调整，轰炸机扑向日本的航空母舰，同时战斗机全部升空拦截日军的轰炸机编队。在成功击落了3架轰炸机之后，它们被日军的零式战机击溃。日军的俯冲式轰炸机迎着中途岛的防空炮火开始轰炸，虽然这次进攻破坏了岛上的大半建筑，但是飞机跑道和防空炮火仍然保存了下来。这次轰炸的指挥官向南云建议进行第二次轰炸。
扑向日本航母的美军轰炸机发动了5次轮番进攻。但在战船上防空炮火的反击和零式战机的攻击下损失惨重，却没能击伤一艘日舰。这却让南云受到了很大的威胁，他命令原来准备对付敌人战船的鱼雷战斗机改装上炸弹。这将需要大约一个小时。就在南云战机准备飞往中途岛的时候，7点08分，一架日军侦察机发现了美军的战舰。
这个消息让南云陷入了进退两难的境地。他已经将全部的零式战机投入到了中途岛上，而且轰炸机已经由鱼雷改成了炸弹，如果美军发动进攻，他将失去反抗的能力。他只好再次下令将炸弹改换成鱼雷。在这两次换弹的过程中，日军浪费了极其珍贵的一个多小时时间，而且在匆忙中船员们将炸弹留在了甲板上。
美军对日本航母发动的攻击也开始了。海军少校约翰·沃尔德伦指挥的第八鱼雷攻击机从“大黄蜂”号上起飞。在燃油即将耗尽和护航战斗机失散的情况下，15架鱼雷机迎着零式战机的炮火向日舰发射了鱼雷，但只有几发命中了目标。从“企业”号起飞的第六鱼雷机中队同样发现了日舰，他们同样发起了英勇的攻击，但是依旧收效甚微。“约克城”号上的第三鱼雷机中队在两个歼击机中队护航的情况下到达了战场，却遭到了数量更多、速度更快的日本“零”式战斗机的毁灭性打击，步了前两个中队的后尘。3个美国鱼雷机中队被全部歼灭，而日本舰队仍然完好无损。