尼米兹简明扼要地向弗莱彻介绍了日军进攻中途岛的全盘计划后，以将军式的挑战口吻说："你知道吗？日军对8月1日在中途岛接管海军站的军官都已任命完毕了。"熟识尼米兹的弗莱彻明显感到，尼米兹的身心似乎在经受一些难以排遣的烦恼，或许即将到来的捉摸不定的战争过多地耗费着他的精力。
尼米兹的烦恼不仅是因为对即将到来的战斗捉摸不定，更重要的是人员问题，这是一件让像他这种个性的人感到特别讨厌的事。日军将战事结束后的人员任命都已安排到位，而他却连作战指挥员都未能最后确定。按理说，哈尔西因病住院后，海上作战的全盘指挥权应由弗莱彻接替，但是海军作战部长金上将对弗莱彻历来有成见，对他的作战能力表示怀疑。
在讨论了一些其他问题后，尼米兹将军勉为其难地回顾了弗莱彻在珊瑚海海战时的表现，弗莱彻逐渐意识到了这种试探性谈话的缘由。气氛顿时有些尴尬了，不善言辞的弗莱彻几乎变成了哑巴。他吞吞吐吐地表示要去查阅自己的战时档案，尼米兹同意了这一要求。第二天，弗莱彻向尼米兹做了口头报告，尼米兹要求他写成一份充满信心的书面材料，全面叙述他果断指挥第17特混舰队的全部经历。
尼米兹读毕弗莱彻草草写就的报告后，马上给金上将送去一份声明和说明信，他在信中说：弗莱彻在港口停留的3天时间里，我终于有机会同他讨论了他在珊瑚海地区的战斗，澄清了对他的部队在战斗中缺乏积极性的看法……我希望，并相信你在读过本信之后，将同意我的建议，弗莱彻最近在珊瑚海执行的巡逻任务中，显示了卓越的判断能力，出色地完成了任务。他是一个优秀的、适于远航作战的海军军官，但愿你能任命他为一支特混舰队的司令。金上将虽然刚愎自用，但最终还是同意了尼米兹充满恳切之辞的任命请求。
5月27日晚上，太平洋舰队司令部与2个特混舰队参谋部的联席会议如期举行。
5月28日晨，斯普鲁恩斯将军指挥的第16特混舰队成单行队形离开珍珠港，然后变成环形队形，载着飞机向西北方向驶去。斯普鲁恩斯收到太平洋舰队的第29-42号作战计划。允许看这份庞大计划的军官们认为，那是一份具有迷惑力和令人提心吊胆的文件。计划虽然没有透露情报来源，但叙述了敌人进攻中途岛的具体细节和时间，详细程度确实令人震惊。
他们对情报人员的工作感到无比的钦佩，有位中校惊讶地说："我们付给在东京为我们工作的人的每一分钱都是值得的。"
在5月的最后一个星期里，美国对日军的电讯分析表明，日军联合舰队正在按计划驶近。尼米兹指示在珊瑚海执勤的一艘巡洋舰使用航空母舰航空兵大队通常使用的频率发报。他希望以此迷惑日军，使他们相信美国的航空母舰仍在所罗门群岛周围，从而诱使它毫不犹豫地继续向中途岛进发。
与此同时，尼米兹要求中途岛官兵采取一切措施，进一步加强岛上防务。到5月底，在水际滩头及周围水域都布设了水雷，岛上加强了海军陆战队的守备兵力，并增加了一些高炮。
太平洋舰队司令部已将所有能够使用的力量做了最大限度的部署。中途岛，甚至瓦胡岛都已经严阵以待，静候日军来犯。
担负海、陆、空全面指挥任务的尼米兹似乎可以稍稍松一口气了。5月31日晚，尼米兹将军几周来终于第一次早早就寝了。随后的几天里，太平洋舰队的参谋们继续伏在绘图板上，不断用彩色铅笔标出双方舰队前进的航线。作战室异常平静，似乎酝酿着一种一触即发的紧张情绪。在铅笔沙沙的划动声中，仿佛能够听到双方剑拔弩张的战舰破浪行进的声响。
只有尼米兹无声地在地毯上泰然自若地来回走动。这在一定程度上，减少了参谋们的压力。当时参谋部的后备役军官巴西特中尉回忆那段时间的感受时说："大家一致认为，尼米兹具有慈父般令人鼓舞的形象，他是一个非常镇静的人。"
按计划，第16、17特混舰队应于6月2日抵达集结地点。预计日军进攻部队将于6月5日早到达珊瑚岛，然后南云的航空母舰部队将对桑德岛和东岛实施全面进攻。
6月2日是平静的一天，直到夜晚，波涛起伏的危险海域没有传回任何消息。尼米兹将军冷静地期待着进攻中途岛的日军舰队的到来。
一场决定日美战争命运的海上大较量迫在眉睫，人们已经嗅到大战的火药味了！
二、关键的5分钟
中途岛，位于亚洲与北美之间的太平洋航线正中，离美国旧金山和日本横滨均相距约2，800海里，距珍珠港约1，135海里。它是美国在中太平洋地区的重要军事基地和海洋交通枢纽，也是美军在夏威夷的门户和前哨阵地。尼米兹的对手山本五十六须臾不忘这个眼中之钉，意欲尽早除之而后快。因此，山本竭力赞同宇垣参谋长提出的进攻中途岛的计划，认为若能取胜美国而占领该岛，则既可以将该岛作为日机空中巡逻的前进基地，威逼夏威夷；又可诱出美舰队，在决战中予以歼灭。
知己知彼，百战不殆。具有战略眼光的尼米兹早在出任太平洋舰队司令之初，就凭战略家的直觉预感到这一战事的来临，只是时间和方式尚不具体罢了。
虽然在战场上尼米兹与山本五十六是你死我活的对手，但尼米兹对于山本五十六超凡的胆识和勇气还是颇多赞赏的，这是一种英雄爱英雄的情结。尼米兹喜欢山本五十六这样强大的对手，这可以唤起他真正决斗的勇气。他面对挑战从不畏怯，总是充满必胜的信心，这是尼米兹的一贯作风。
1942年6月3日，珍珠港地区气氛紧张，海岸上了无人迹，海军船厂实行了灯火管制，机器维修车间关闭，工人配发了枪支，港口内停泊的军舰上，炮管林立，织成了一张密集的防空网。
从拂晓开始，太平洋舰队司令部就处于高度戒备状态，高级参谋们各就各位。
敌方时断时续的电报显示，日军对阿留申群岛的牵制性攻击已经打响。阿留申群岛位于太平洋北部，由一连串链状岛屿组成，属难以开发的蛮荒之地，战略地位并不显著。日军对其发动进攻，无非是分散美军兵力，扰乱战局，以掩饰对中途岛的战略企图。
日军在阿留申群岛从午时开始的空袭，由于雾气迷蒙，几乎未对美方造成任何损失。
次日，日机再次空袭阿留申群岛上的荷兰港，数架日机被美方击落，美方除营房、仓库着火之外，别无更多损失。
日军的阿留申群岛的牵制之战似乎是画蛇添足的一笔，对战局影响甚微。
尼米兹等人没有过多理会阿留申群岛的战况，他们在难挨的一分一秒的时光中，焦急地等待着来自北面和西面海上侦察机的消息。罗彻福特留在那间不透风的地下室里，搜索和分析着日方战舰的动向。尼米兹夜以继日地工作，24小时不离办公室，他在办公室的一角放了一张行军床，疲倦时在上面稍微休息一下。莱顿则占据了外间办公室的一角沙发。
漫长的夜晚，美日两国舰队无疑正在微波起伏的洋面上缓缓靠近。他们是否已经彼此发现对方了？中途岛已经久无消息，日军舰队主力是否已经接近中途岛？疑团像烟雾般四处弥散，紧紧窒息着尼米兹紧张不宁的心。
6月4日凌晨，终于传来"卡塔林娜"侦察机发回的片断消息："主力……方位262度，距离700海里……11艘军舰，航向090度，航速19节。"
不到半小时，另一架巡逻机报告，有6艘舰只从西南方向朝中途岛驶来。
太平洋舰队通信官莫里斯·E·柯茨拿着有关报告，敲响了尼米兹办公室的房门。尼米兹匆匆看完电报，突然兴奋地从座位上站起来。
他激动地晃动着手中的电报，对站在一旁的莱顿说："莱顿，快看看这份报告写的是什么？"
尼米兹有些喜形于色了，仿佛一幅窗帘突然拉开，一切都变得明朗了。漫长夜晚的焦虑和等候终于有了结果，事情按照他所预料的那样进行着，这意味着战局的发展将不再是一盘散沙，而是有规可循，有机可乘的。
"这该使你宽心了。"莱顿轻声笑着说，"现在一切疑虑都澄清了。那些怀疑我们推测的人，看到这种情况将不得不承认我所讲的是正确的。"
尼米兹向中途岛和特混舰队司令专门发了一份电报："情况的发展正如所料。航空母舰是我们最主要的目标，其位置应立即找到。明天可能是你们给敌人以沉重打击的一天。"6月3日，太平洋舰队作战纪要的结束语预言："未来两三天内，战斗的发展情况将影响太平洋战争的整个进程。"
中途岛天色微明的时候，沿着云层边沿向西北方向巡逻的侦察机给中途岛发回了一份明码急电："2艘航空母舰和主要舰艇，方位320度，航向135度，航速25节，距离180海里。"
这份电报很快转发给了太平洋舰队司令部。
尼米兹阅后不由一惊，莱顿的预报何其准确！误差只为5海里、5度和5分钟。"卡塔林娜"侦察机发现的战舰正是美军舰队期待已久的目标--南云指挥的航空母舰第1突击编队。就是这支编队的战机，在6个月前，神不知鬼不觉地降临珍珠港上空，像恶魔的巨手一般捣毁了尚在梦乡中的军港。如今，它特意选择5月27日日本海军节这一天，气势汹汹地杀向中途岛，试图重建37年前东乡平八郎海军大将在对马海战中创造的赫赫战绩，一举将美太平洋舰队置于死地。
凌晨6时整，南云舰队的108架舰载机发起了空袭中途岛的第一攻击波。它们当中有俯冲轰炸机、鱼雷轰炸机，"零式"战斗机担任护航。当中途岛上的侦察雷达发现了93海里之外的日军后，岛上海军陆战队的28架战斗机升空迎敌，实施空中拦截。但美机性能不佳，对抗不利，仅仅进行了15分钟空中激战，美机即败下阵来。日机秋毫不损，全部飞抵中途岛上空。
显然，日军对中途岛的进攻已在所难免。6点25分，尼米兹收到了一份经海底电缆发出的6字简短电报："中途岛遭空袭。"
好在美军早有戒备，岛中所有飞机已经升空，避免了遭受地面轰炸之苦。日军轰炸机只能对东岛机场、桑德岛机库、机场跑道及其他地面设施进行袭击轰炸。
日军以损失6架战机的很小代价完成了第一次攻击。中途岛损失严重，机场、油库、海上飞机滑行坡道、营房、餐厅等处均遭毁坏，并有15架美战机被击落。
在得知中途岛遭袭击之后的两个小时内，尼米兹没有收到来自前线部队的任何消息，他似乎只有通过想像来猜测战争的进展情况。无线电的静默有时令尼米兹无比焦虑和沮丧。直到8点多钟，中途岛才发来一份令人伤感的短电：33架鱼雷轰炸机被击落，仅剩3架战斗机未遭破坏。我俯冲轰炸机去向不明。报告显示的损失使尼米兹不寒而栗。日军似乎已经赢得了初步胜利，美军在短短的两个小时内损失了33架鱼雷轰炸机，而日本海军却损失极微。一种怅然若失之感顷刻间攫住了尼米兹的心。他很清楚，如果敌人在中途岛获胜，战争的天平将即刻倒向日方。
尼米兹眉头紧锁，犹如笼中困兽，在房间中不安地来回走动。莱顿走了进来，将一份由罗彻福特破译的日军电报交给尼米兹。电报的内容是：发现10般敌人舰只，方位10度，离中途岛240海里，航向150度，航速20节以上。这证明日方侦察机已经发现了美军舰群，但尼米兹关心的是，日方是否已经确认这是美太平洋舰队的航空母舰编队。
莱顿的回答是明确的。他认为从电报显示的内容来看，日军没有发现美航空母舰。
这时候两军相距约150海里，正好在有效攻击半径之内，日军的航空母舰离中途岛也只有150海里。
南云忠一中将在8点10分左右时，的确没有发现美航空母舰，日侦察机的报告是："美舰为5艘巡洋舰和5艘驱逐舰。"南云的参谋长草野主张第二波攻击中途岛，回头再来对付这10艘军舰组成的普通舰队。
然而几分钟之后，日侦察机又发回一份语意模糊的电文："敌舰似乎由1艘航空母舰殿后。"
战后得知，当南云确认美方航空母舰阵容之后，自然采取紧急措施，但他面临一个战术的选择问题。一是马上动用后备飞机发起一次进攻，但"赤城"号、"加贺"号上的大部分鱼雷机都已装上了准备轰炸中途岛的炸弹，是先撤换弹药，还是即刻起飞呢？而且，如果是即刻起飞，完成袭击中途岛任务后，这些飞机在战斗结束前将继续留在空中盘旋，其中的一些飞机经过远距离飞行而油料不足，很可能掉进海里；二是在发动攻击之前，回收第一攻击波机群以及正在进行战斗巡逻的第二攻击波战斗机，以便重新装满弹药和油料。这样将可能发动一次较强的攻势，但至少需要1个小时的时间，美军飞机将完全可能利用这段时间发起对南云舰队的袭击。如果美机恰巧在日军为飞机补充弹药和油料之时进行轰炸，日舰将面临致命的打击。
南云权衡再三，举棋不定，终于决定采取第二种方案。按理，这是一种危险的方案，但却认为这是正统的战略战术。他希望毕其功于一役，而又尽可能减少损失。然而他忽视了时间因素，也许是不太相信美国舰队能利用时间差来抓住稍纵即逝的战机。就在这短短的1小时内，战局急转直下，幸运女神给处于劣势的美国人助了一臂之力。
由于弗莱彻和斯普鲁恩斯的两支特混编队都保持无线电静默，尼米兹在关键时刻几乎收不到来自前线的只言片语。一位军官回忆说："尼米兹故作镇静，但实际上相当激动，我从未见他那么激动过。"尼米兹责问柯茨少校："为什么收不到电报？为什么听不到一点情况？"柯茨无可奈何地回答："不知道。"但他并不想发出催问电报，尼米兹也同意这种做法。尼米兹仍旧靠破译日军侦察机发出的信号来了解美航空母舰的情况。