Затем, когда разведывательный самолет заметил американское соединение, в состав которого входил по крайней мере 1 авианосец, Нагумо передумал и приказал поднять самолеты с ангарной палубы на полетную, чем бы они не были вооружены, а с полетной — опустить в ангар. Но так как авианосцы не могли одновременно поднимать и опускать самолеты, Нагумо требовалось для этого определенное время. Его корабли находились в нужном строю, и потребуется всего несколько минут, чтобы поднять воздух вторую волну, которая уничтожит американское соединение. Ведь его место теперь было точно известно японцам. Однако американцы не дали Нагумо этих самых минут. За этот час он совершил самые страшные ошибки в этой войне.
В течение ночи и раннего утра 3–4 июня Оперативные Соединения 16 и 17 маневрировали в районе, выбранном для боя. Они руководствовались сообщениями о примерном положении японского Ударного авианосного соединения. В 4.30 “Йорктаун” поднял 10 пикировщиков, чтобы те осмотрели сектор 180° к северу на расстояние 100 миль. Японский авианосный флот, находящийся примерно в 200 милях к западу, только что поднял первую волну для атаки Мидуэя. В 5.34 радио “Энтерпрайза” перехватило сообщение, что замечены японские авианосцы. Затем в 5.45 было принято сообщение с Мидуэя, что приближаются вражеские самолеты. В 6.03 пришло новое сообщение о позиции “2 вражеских линкоров и 2 авианосцев”. Хотя все координаты были не слишком точны, эти сообщения значительно сокращали район поисков. Адмирал Спрюэнс, человек осторожный, решил, что должен сблизиться с врагом на 100 миль, прежде чем поднимать ударную волну, чтобы не рисковать потерей самолетов от нехватки топлива. Но его самолеты на самом деле имели радиус действия около 200 миль и после совещания с членами штаба, которые убедили его не слишком заботиться о топливе, Спрюэнс разрешил полет на расстояние 200 миль. Он выслушал сообщения с Мидуэя и решил попытаться застигнуть японские авианосцы в момент возвращения их самолетов после атаки острова.
Боевой ордер американских авианосных соединений очень походил на японский. Но 3 американских авианосца не действовали единой группой. Даже 2 корабля ОС 16 маневрировали раздельно, каждый со своими кораблями прикрытия, образующими кольцо вокруг авианосца. Японцы также давали каждому из своих авианосцев отдельное круговое прикрытие. Но на первой стадии боя они были застигнуты в едином строю “коробочкой”.
В 7.02 Спрюэнс приказал поднимать все самолеты, и к 8.06 вся его авиация находилась в воздухе. Эта ударная волна состояла из 20 истребителей “Уайлдкэт”, 67 пикировщиков “Доунтлесс” и 29 торпедоносце “Дивастейтор”. (“Дивастейтор” был очень уязвимым самолетом. Его максимальная скорость равнялась 200 милям в час. Чтобы добиться попадания ему следовало выходить на цель на малой высоте с небольшой скоростью и сбрасывать торпеду недалеко от цели.) Он также поднял 18 истребителей воздушного патруля и еще 18 держал на палубах, чтобы сменить их. Не желая дожидаться, пока ОС 17 поднимет свои самолеты, Спрюэнс отбросил план скоординированной атаки, и отправил свои пикировщики вперед в 8.45.
Тем в 8.38 временем “Йорктаун” поднял 17 пикировщиков “Доунтлесс”, 12 торпедоносцев “Дивастейтор” и 6 истребителей “Уайлдкэт”. Флетчер придержал половину самолетов на авианосце на случай, если понадобятся подкрепления. Он отложил старт самолетов и оставил такой большой резерв потому, что не был уверен, что атакующее соединение состоит всего из 4 авианосцев. Он также выслал воздушный патруль из 12 “Уайлдкэтов”.
“Хорнет” поднял 35 “Доунтлессов” и 10 “Уайлдкэтов”. Они должны были соединиться с 15 торпедоносцами. Но из-за плохой видимости торпедоносцы оторвались от остальных самолетов. Тем временем Нагумо, приняв самолеты, повернул свое соединение на 90° на N0. 45 истребителей и бомбардировщиков “Хорнета” не обнаружили японские авианосцы и вообще не участвовали в бою. Но его 15 “Дивастейторов” нашли “Кагу” и атаковали самостоятельно, без истребительного прикрытия или помощи пикировщиков.
Японские истребители воздушного прикрытия обрушились на колонну “Дивастейторов”, летящую в 50 футах над водой. С расстояния 8 миль загрохотали зенитные орудия, сразу начав находить жертвы. Ни один из этих самолетов не сумел добиться попадания. Все они были сбиты японцами. Японский военный дневник сухо констатирует: “9.18 Вражеские авианосные самолеты начали торпедную атаку. Истребители защищают. Сбита большая часть торпедоносцев”.
Эскадрилья торпедоносцев “Энтерпрайза” тоже оторвалась от истребителей сопровождения и атаковала “Кагу” через 10 минут после самолетов “Хорнета”. Судьба их оказалась той же самой. “Зеро” и зенитный огонь были эффективной защитой, многие атакующие были сбиты до того, как успели сбросить торпеды. Но даже те, кто успел это сделать, попаданий не добились. 10 из 14 самолетов были сбиты.