5月5日，日军大本营下令占领中途岛和阿留申群岛西部岛屿。为了实施这场战斗，日本联合舰队使用了海军基本部队：11艘战列舰、4艘重型航空母舰、4艘轻型航空母舰、4艘水上飞机母舰、13艘重型巡洋舰、9艘轻型巡洋舰、66艘驱逐舰、22艘潜艇、大量扫雷舰、运输船、油船等舰艇，以及620架飞机。由山本五十六海军将领统一指挥，上述兵力编成六个战役编队。海军中将南云忠一指挥的航空母舰突击编队(辖4艘重型航空母舰、2艘战列舰、3艘巡洋舰、12艘驱逐舰)和近滕信竹海军中将指挥的登陆编队(辖运输船15艘登陆兵500人，轻型航空母舰1艘，水上飞机母舰2艘，战列舰2艘，巡洋舰10艘，驱逐舰21艘)。由细萱戊子郎指挥的北方编队（管辖2艘轻型航空母舰、6艘巡洋舰、12艘驱逐舰、6艘潜艇、4艘运输船和2450名其他船舶登陆兵）负责夺取阿图岛和基斯卡岛。26-29日，各编队由本地起航，预定于6月4日对中途岛发动进攻。
为了避免美国舰队的突然出现，日本潜艇提前在中途岛和阿留申群岛附近游泳。日本统帅部认为出其不意、攻击其意义重大，因此非常重视战役伪装，但对其无线电通信的隐蔽性估计过高。5月中旬，美军掌握了日军密码，查明了日军的企图，并采取了必要的对策。美太平洋战区总司令尼米兹海军上将动员约40艘航空母舰(230架舰载飞机)和其他作战舰艇，组成第16特混舰队(斯普鲁恩斯少将指挥)和第17特混舰队(弗莱彻少将指挥)，在中途岛东北海域进行隐蔽待机。与此同时，19艘潜艇部署在中途岛附近的水域，监视日本船只的行动，并部署了700海里的远程航空军侦察。岛本身也加强了防御，海岸和附近的水域已经布雷，高射炮和野战炮兵也得到了加强。
为了迷惑和吸引主要突击方向的美军，日军试图在阿留申群岛提前一日夜行动。6月3日，日本海军中将细萱戊子郎率领北方编队（2艘航空母舰、82架舰载机和29艘其他作战舰）对阿留申群岛荷兰港海军基地发动突击，战斗开始。第二天，日军再次突击，严重破坏了岸防设施。6月6日，日军登陆兵在基斯卡(1250人)，7日在阿图岛(1200人)登陆，没有抵抗就占领了两岛。
但是日军在中途岛作战不利。中途岛海战结束时，日军损失了4艘重型航空母舰(“赤城”、“加贺”、“苍龙”、“飞龙”)、1艘重型巡洋舰、332架飞机(其中280艘随航空母舰沉没)、1艘战列舰、1艘重型巡洋舰、3艘驱逐舰和1艘运输船。人员损失3500人。美军损失了一艘航空母舰(