第三支是中途岛攻略部队，总指挥近藤信竹海军中将。其下又分五支舰船分队，其具体作战计划是：由田中赖三海军少将指挥的“运输船团”载运中途岛登陆部队5，000人，于6月7日拂晓在中途岛的珊瑚礁桑德岛和东岛登陆；栗田健男海军中将指挥的重巡洋舰提供近距离支援，近藤信竹亲率由轻型航空母舰“瑞凤”号，战列舰“金刚”号、“比睿”号，重巡洋舰“爱宕”号、“鸟海”号、“妙高”号、“羽黑”号以及1艘轻巡洋舰、8艘驱逐舰组成攻略部队主力，在中途岛以南或西南待机，以掩护其翼侧安全。
第四支是“阿留申部队”，总指挥是细萱戌子郎海军中将。其主要任务是空袭美军荷兰港，攻占阿留申群岛中的阿图岛和基斯卡岛。
第五支是潜艇部队，由小松辉久海军中将指挥。兵力组成为：15艘潜艇，2艘补给舰，1艘巡洋舰。计划在6月2日以前在中途岛与夏威夷中间的位置上设置甲、乙、丙三道潜艇警戒线，密切观察美舰行踪。
第六支战术部队是由冢原二四三海军中将指挥的“岸基航空部队”。它是由分布在威克岛、夸贾林岛、奥尔岛和活特杰岛以及贾卢伊特岛等地的200余架战机组成，任务是对中途岛战役进行空中支援。同时冢原海军中将还要在5月30日派遣两架川西2式水上飞机飞临珍珠港进行空中侦察。侦察机途中在弗伦奇——弗里格特环礁由潜艇给以加油。此行动命名为第二次“K号作战”。
中途岛之战，山本五十六的赌徒性格再次暴露无遗，他几乎派出了整个联合舰队，准备与美太平洋舰队一赌输赢。此次参战的兵力总计有大小200余艘舰只、700余架飞机，可谓规模空前。
山本五十六把进攻中途岛的N日（进攻日）定为6月7日，那时的月光将对夜间行动和登陆极为有利。为防止泄密，N减2日就要发起进攻。攻击阿留申群岛的行动从N减3日开始。
山本的如意算盘是：各战术部队从不同的地点驶往预定海域，6月4日阿留申方面的进攻战斗首先打响；6月5日南云舰队对中途岛发动登陆前的大规模空袭，摧毁中途岛的空防力量。此时，山本率主力编队在中途岛西北600海里处伺机而动。6月6日，藤田海军少将率领的小型水上飞机供应部队在中途岛西北60海里的库雷小岛上降落，建立基地，一面接应登陆部队，一面远程侦察，监视美舰动向；6月7日黎明，由田中赖三少将指挥的中途岛登陆部队5，000人，在近藤的中途岛攻略部队主力以及栗田健男的近距离支援部队的掩护下，对中途岛的沙岛和东岛同时发起猛攻，并强行登陆。
一切均已准备就绪。
5月25日晚，山本五十六大将在他的64，000吨超级战列舰“大和”号上举行宴会，把包括南云中一海军中将和草鹿龙之介海军少将在内的几百名将领请到这艘旗舰上赴宴，共祝出征胜利。山本五十六亲自开启了天皇所赐的美酒，与即将出征的将士们共饮，“大和”舰上一时觥筹交错，豪气干云。那种把酒临海、喜气洋洋的情景让人感到似乎是联合舰队已经从中途岛大胜归来一样。
然而中途岛大战前接连而至的不祥之兆，却似乎已经预示了一种与之截然相反的结局。
就在联合舰队接到《大海令》的这一天，在伊予滩进行训练的“日向”号战列舰队突然发生了一次意外事故，第5号炮塔发生爆炸，造成了50余人的死亡和20多人的受伤。
据说，在联合舰队出征前的一个晚上，已经身为浦贺船渠公司总经理的堀悌吉做了一个很不吉祥的梦，他梦见在为竣工的船舶举行下水仪式时，滑轨上的船突然翻倒了，他当时很是为即将出征的山本担心，本想打电话给山本，祝他此战顺利，但一想到刚做了一个不祥之梦，最终还是作罢了。
5月25日，在柱岛的“大和”舰上，联合舰队举行了中途岛战前的最后一次沙盘演习。厨师为与会者准备的午饭是加酱烧鲫鱼。“加酱烧”在日语中的读音正好与“失败”同音，当这道菜端上来后，山本的脸色都变了。经常乘船出海的人都难免会有一点迷信，更何况是在一次如此重要的大战之前。
如果说这一连串的不祥之兆还只是人们的随意联想，那么，日军密码被美军破译则是山本五十六走向现实失败的第一步了。
1942年1月，日本的一艘“伊-124”号潜艇于澳大利亚附近海域被美军击沉。“伊-124”潜艇沉没在了仅数十米深的海底，美军为了获取日海军的机密，经过几昼夜的紧张作业，终于将“伊-124”号潜艇打捞上来。在“伊-124”的指挥室和电报间里，美国人终于找到了他们最需要的东西——战略密码本和技术密码本。美国人如获至宝，立即组建了以罗彻福特为首的秘密情报中心，夜以继日地对日军的密码电报进行监听与破译。
然而最为要命的是，山本五十六对“伊一124”号及其密码落入美军手中却一无所知，他还以为它们早已被美国人打成了一堆废钢烂铁，在汪洋大海中消失得无影无踪了。
也正是从这时开始，山本五十六和他的联合舰队开始走上了一条梦魇般的路途。珊瑚海海战的受挫、中途岛之战的失利，以及山本五十六最终遭到美机的伏击身亡，无一不是日本海军密码本失落敌手惹下的祸根。
1942年4月份，日本联合舰队异常频繁而神秘的电报往来，引起了“魔术大师”罗彻福特的高度警觉，也引起了尼米兹的极大关注。罗彻福特的情报小组立即行动起来，在截获的一系列日本联合舰队来往的电报中，最引人注目的是“AF”两个字母。美国人断定，山本五十六又要采取重大的军事行动了。但“AF”之谜却一时让尼米兹搞不明白。
但是，尼米兹断定“AF”之谜干系重大，无论如何也不能放过这一蛛丝马迹。
罗彻福特为“AF，’伤透脑筋，彻夜未眠。但凭他的经验，他断定“AF”一定是山本五十六即将发起重大军事行动的地点。那么“AF”到底是什么地方的代号呢？
突然，有一个人想起日本突袭珍珠港过程中曾经使用过“AF”这一代号。罗彻福杼隋报小组的成员们立即翻查以前堆积如山的电文。经过仔细的查找，终于找出了那份电文。电文中说：命令水上飞机到“AF”附近的一个珊瑚小岛，由潜艇给以补充燃料。据查，这个小岛就是中途岛和夏威夷中间的弗伦奇一弗里格特环礁。因此，罗彻福特推断“AF”一定是中途岛的代号。
“AF”的军事行动是一场决定美国命运的大战，在美军太平洋舰队司令部中极受关注。很多人对罗彻福特的推测表示怀疑，毕竟他没有拿出足以说明“AF”就是“中途岛”代号的证据。如果“AF”万一指的不是中途岛，而是别的一个什么地方的代号，那将使美军的整个作战部署彻底落空，从而很可能直接导致大战的失利，给美军带来巨大的损失。在这紧要关头，足智多谋的罗彻福特又心生一计，他来到了太平洋舰队司令尼米兹的办公室。
“能否指示中途岛基地指挥官西马德海军中校，让他拍发一份明码电报，就说中途岛淡水蒸馏设备发生故障，不能使用，请求供应淡水。”罗彻福特建议说。
尼米兹先是愣了一下，但马上就心领神会。他禁不住咧嘴一笑，然后幽默地说：“就按罗彻福特中校的指示办吧！”
中途岛美军基地遵尼米兹之命，拍发了诱饵电报。两天后，“鱼儿”果然上钩了。日本海军侦听中心截获到这份用浅显的英文拍发出的明码电报，并信以为真地认定“AF”上缺乏淡水，并把这一情况用密码电报拍发给了准备参加中途岛作战的各舰队。正在全神贯注地侦听日方通讯的罗彻福特情报小组，截获了联合舰队从海上发往日本大本营海军部的一份密电
“据报‘AF’缺乏淡水，请速增派淡水供应船！”
就这样，“魔术大师”罗彻福特略施小计，终于揭开了神秘的、极为重要的“AF”之谜，悬念得到了证实，“AF”即“中途岛”。
罗彻福特以此为突破口，连续破译了日本联合舰队大量的关于中途岛作战计划的密码电报。到5月中旬时，日本联合舰队“AF”行动的全部计划和部署，包括日本舰队出发的准确时间、航线和准备发起进攻的海城等情况均在尼米兹的掌握之中。
中途岛海战中被美军击毁的日军重巡军舰。日本联合舰队山本司令还在梦想着再度取得太平洋珍珠港那样的辉煌胜利，却做梦也没有意料到他的所有计划已经都在美军的严密监视之下了。
确实，同袭击珍珠港之前相比，此次中途岛作战行动的保密工作实在是太差了，这一方面可能是因为日本海军过于自信的缘故，另一方面可能是由于骄傲和麻痹大意所致。但是，在日本联合舰队甚至整个海军内部，自信和骄傲之间的距离，此时已被盲目的乐观情绪缩小到了“零距离”。日本的海军情报专家始终认为他们的密码是绝对不会被破译的，正是这种自信拟或骄傲断送了联合舰队和日本的。前途”。不管是哪方面的原因，战前联合舰队的作战意图几乎就像是公开了一样：海军基地吴港的战舰，出出入入，完全没有偷袭珍珠港时的谨慎与伪装，使人一看便知道又要准备打大仗了。向即将开往北太平洋海域的“隼鹰”、“龙骧”号航空母舰运送备战物资的驳船，每天频繁地来往于母舰队和港口之间，上面载着的大量的防寒等战略物资毫无掩饰，像是在告诉人们：舰队将开赴北方寒冷的地区作战。据说，有一次渊田美津雄在吴市的一个理发馆理发时，理发师竟神秘地向他透露了他所知道的“绝密”消息：“这次又要打大仗了！”。
渊田在战后所写的一篇回忆录中说道：“当时我就十分困惑地觉察到：小道消息比公函来得还要快，这简直太不像话了。难怪后来的作战极不顺利。”
到了5月中旬的时候，就连夏威夷的檀香山大街上，也开始流传日本要攻打中途岛的消息了。
坎坷征程
当尼米兹根据“魔术队”所破译的联合舰队作战情报，开始有条不紊地调兵遣将，单等日军前来厮杀的时候，山本五十六对这一切还完全蒙在鼓里，毫无所知。他依然按照敌人已经了如指掌的作战计划，让他的联合舰队浩浩荡荡地走上了中途岛海战的失败之路。
可能是日本军国主义发动的侵略战争已经使得人神共愤，就连上帝似乎也不能对之袖手旁观了。联合舰队出海后的几天内，更是凶端频露。倒霉的事情几乎是一件接着一件，正如所谓的“祸不单行”。
山本出海后的第二天，天气突然变坏，汹涌的波涛疯狂地扑打着疾驰的舰队，大海中的战舰漂浮在浪涛中时隐时现。看着翻卷起伏的波浪，山本的心潮也无法平静。不知道为什么，他对这次战役隐隐约约地有某种不安的感觉。5月27日那天，山本在给情人千代子的一封信中曾经说过这样一句话：“说心里话，对这次出征作战，我并不寄予多大期望。今天是纪念日，道路崎岖坎坷，已到顶点。”山本五十六的预感很快将变成现实，他那过于庞大的计划从一开始就遇到了麻烦。
“赤城”舰上的飞行队长渊田美津雄，在舰队出发后不久便患了急性阑尾炎，不得已在舰上做了手术。仗还未打，山本先折一员大将。接着是航空参谋源田实一路高烧不退，而在“大和”号上的山本五十六本人也经常莫名其妙地感到剧烈的腹疼。
不光是天气预示了凶兆，监视敌人无线电通讯的“大和”号无线电兵，截听到一艘敌潜艇从日本输送船队前头发往中途岛的长篇紧急电报。电报是用密码拍发的，他们无法破译，但这暗示输送船队已可能被敌人发现。如果是这样，按理敌人会推测到输送船队几乎肯定是驶向中途岛并企图攻占该岛，因为这样一支庞大的输送船队从塞班岛驶向东北，不可能被当作只是一支驶往威克岛的补给部队。
但是，联合舰队司令部的参谋们对这一事态并不担心。他们满不在乎地认为，如果美军猜到联合舰队的意图，现在出动舰队阻止日军进攻的话，正好可以达到日军诱敌出来予以歼灭的目的。
5月31日，中部太平洋的天气依然恶劣。不仅山本部队和近藤部队，而且在东面几百海里以外的南云部队的航空母舰也遇到了强风，有时还下雨。与此同时，“大和”号上的无线电情报班又侦察到敌人在夏威夷和阿留申附近活动的迹象，敌机和潜艇尤其活跃。山本海军大将和他的幕僚猜测夏威夷地区敌人的活动，可能是敌方一支特混舰队出动的前兆。
6月1日，雨虽然停了，但天气仍旧阴沉沉的。云层很低，能见度很差，从“大和”号舰桥上只能勉强看到离它1，500米远的驱逐舰警戒部队模模糊糊的暗影。
这时主力舰队应该与油船会合，进行加油。但在会合点没有找到油船。“凤翔”号派出侦察机寻找，由于能见度低，找不到油船。不过油船队很快向“大和”号发报报告了它们的位置，使会合得以实现。但因此也打破了无线电静默，所以必须设想敌人现在已知道了主力部队所在的位置。
这一天内，越来越多的迹象表明，敌人已经发现了日本舰队，或者至少强烈怀疑到日军舰队在向中途岛移动。无线电侦察发现，从夏威夷发出的电讯有明显的增加，在所截收到的180份电报中有72份是急电，说明局势异常紧张了。从沃特杰起飞的3架日本水上巡逻机，在沃特杰东北500海里的大洋上空，偶然同一架美国水上飞机遭遇，并且互相用机枪进行了短暂的射击。这说明敌人已把中途岛岸基巡逻机的巡逻半径伸延到了700海里。后来还有报告说，在威克岛东北和往北大约500海里的地方，都发现了敌潜艇。这几乎肯定表明，在中途岛西南大约600海里处，美国有一条潜艇巡逻线。
在山本部队前面大约600海里的南云部队，6月2日这天进入了浓雾笼罩着的海区。洋面上云层很低，而且开始下小雨，看样子很可能接着就要有大雾了。能见度已很低，队形中相邻的船舰彼此都几乎看不见了。