Адмирал Ямамото все еще не собирался отказываться от своих агрессивных планов. В 19.15 он послал своим командующим следующую телеграмму: "1. Флот противника, который фактически разбит, уходит в восточном направлении, 2. Объединенный флот готовится преследовать остатки американского флота и одновременно захватить Мидуэй... Оперативное соединение вместе с силами 2-го флота и подводными лодками скоро обнаружит и подвергнет противника атаке", Ямамото, возможно, не разобрался в обстановке или, может быть, умышленно старался поддержать у своих подчиненных высокий боевой дух. Но одно не вызывало сомнений - он решился продолжать бой. Час спустя он приказал подводной лодке "I-168" обстрелять Мидуэй. В дальнейшем, примерно в 02.00, ее должна была сменить дивизия крейсеров.
Адмирал Нагумо не разделял наступательных тенденций своего начальника. После того как его флагманский корабль был подвергнут бомбардировке, он пережил нечто вроде шока. Так, в 21.30 он доложил Ямамото: "Противник имеет 5 авианосцев, 6 крейсеров и 15 эсминцев. Эти силы идут на запад. Мы прикрываем авианосец "Хирю" и отходим на северо-запад. Скорость 18 узлов". Очевидно, Нагумо намеревался продолжить свое отступление. На его второй доклад, составленный примерно в том же духе, Ямамото ответил следующим приказом: "Командующий 2-м флотом адмирал Кондо примет на себя командование оперативным соединением, за исключением авианосцев "Хирю" и "Акаги" и сопровождающих их кораблей". Корабли адмирала Кондо, который в самый критический момент правильно понял обстановку и проявил инициативу, вскоре соединились с остатками оперативного соединения. Кондо тотчас же распорядился собрать все силы для ночных действий. Он имел в своем распоряжении 4 линейных корабля, 9 крейсеров и 19 эсминцев.
Однако сражению, в ходе которого Ямамото еще надеялся восстановить положение, не суждено было состояться. Спрюэнс, который теперь принял командование всеми американскими силами в этом районе, решил за ночь несколько отойти на восток. Впоследствии он объяснил это так: опасался встретиться ночью с превосходящими силами противника, но в то же время не хотел утром следующего дня оказаться далеко от Мидуэя.
К полуночи Ямамото уже знал фактическое положение вещей. У американцев в строю было по крайней мере два авианосца. Они отходили на восток, и почти не было никаких шансов заставить их вступить в бой с надводными кораблями. Ямамото понимал, что, если он будет следовать тем же курсом, его корабли с рассветом обязательно подвергнутся атакам с воздуха. Учитывая все это, он в 00.15 приказал ударным силам Кондо, еще не ^спевшим соединиться, следовать в точку встречи с главными силами. В 02.55 он с неохотой отказался от операции против Мидуэя и отдал приказ об общем отходе на запад.
Итак, обстрел подводной лодкой атолла Мидуэй оказался вовсе не прелюдией к вторжению, а, скорее, лебединой песней японцев. Случай, произошедший утром 5 июня, еще больше убедил американцев в том, что японцы отступают.
Спрюэнс к этому времени понял, что противник, потеряв четыре авианосца, не будет высаживать десант. Однако совсем исключать такую возможность было рискованно. В 02.15 подводная лодка "Тамбор" донесла о появлении "многочисленных неопознанных кораблей" приблизительно в 90 милях к западу от атолла Мидуэй. "Это было похоже на десант, - рассказывал потом Спрюэнс, поэтому мы взяли курс на север от Мидуэя, следуя со скоростью 25 узлов". Контр-адмирал Инглиш, командующий подводными силами Тихоокеанского флота, штаб которого находился в Пирл-Харборе, пришел к тому же выводу и приказал лодкам занять позиции в радиусе 5 миль от Мидуэя. Таким образом, американские силы выбрали совсем не то направление, какое требовалось для преследования японцев.
"Неопознанные корабли", замеченные подводной лодкой "Тамбор", в действительности были теми самыми кораблями, которые должны были сменить японскую подводную лодку "I-168", обстреливавшую Мидуэй. Не успели эти корабли - четыре крейсера и два эсминца - подойти к Мидуэю, как получили приказ Ямамото об отступлении. Повернув назад, они обнаружили "Тамбор". Маневрируя, чтобы уклониться от атаки лодки, крейсера "Могами" и "Микума" столкнулись друг с другом и получили серьезные повреждения. У крейсера "Могами" был поврежден нос, а на крейсере "Микума" оказались пробитыми цистерны, из которых топливо теперь вытекало прямо в море. Перед рассветом два других крейсера - "Кумано" и "Судзуя" - ушли на северо-запад, оставив поврежденные крейсера под охраной двух эсминцев. Эта группа продолжала идти курсом на запад, имея весьма небольшую скорость.