Хотя летающие лодки с острова Мидуэй 3 июня 1942 года обнаружили приближающиеся японские корабли, их атака оказалась почти безрезультатной. Утром 4 июня с японских авианосцев взлетело 108 машин, из которых 35 было сбито (американцы потеряли 25 истребителей). Успех японцев был весьма умеренным, и они вознамерились повторить атаку на остров. Однако до этого не дошло, потому что один из самолетов-разведчиков обнаружил шедшую на всех парах к острову группу авианосцев адмирала Флетчера (позже в ходе боя его сменил адмирал Спрюэнс).
Между тем для контрудара были подняты в воздух бомбардировщики с Мидуэя, которые в самом прямом смысле слова нанесли удар по воде: 42 атакующих самолета — и ни одного попадания! Еще хуже обстояли дела у торпедоносцев: из 42 машин, поднятых с авианосцев «Хорнет», «Энтерпрайз» и «Йорктаун», обратно вернулось только 6, а из сброшенных ими торпед тоже ни одна не попала в цель. Все 35 пикирующих бомбардировщиков с «Хорнета» прошли мимо противника и после долгих и безуспешных поисков, из-за нехватки топлива, приземлились на острове.
Но затем ситуация изменилась. Командир группы пикирующих бомбардировщиков с авианосца «Энтерпрайз» капитан 3-го ранга Маккласки около 10 часов утра заметил японские авианосцы, которые отражали атаку самолетов-торпедоносцев. Он бросил свою эскадрилью на авианосцы «Кага» и «Акаги», которые получили в общей сложности от трех до четырех попаданий. Через несколько минут пикирующие бомбардировщики с авианосца «Йорктаун» атаковали авианосец «Сорю», который после трех прямых попадания потерял управление и загорелся — полыхая от носа до кормы, он стал медленно дрейфовать по ветру. Даже три торпеды, выпущенные по «Сорю» американской подводной лодки «Наутилус», не смогли отправить авианосец на дно. И только вечером после взрыва накопившихся в трюмах гремучих газов он затонул. Почти одновременно с «Сорю» и по той же причине затонул и японский авианосец «Кага». «Акаги» загорелся и на следующее утро был добит торпедами.
С авианосца «Хирю», находящегося несколько в стороне, в 11 часов утра поднялись в воздух пикирующие бомбардировщики, а еще через два с половиной часа свои самолеты-торпедоносцы. Вместе они атаковали авианосец «Йорктаун» и достигли успеха: потеряв 12 самолетов из 18, пикирующие бомбардировщики добились трех попаданий. Самолеты-торпедоносцы, потеряв 6 машин, тоже добились двух попаданий. Получив серьезные повреждения, корабль держался на поверхности воды до полудня 6 июня, когда его потопили торпедой с подводной лодки. 10 поднятым с «Йорктауна» во время атаки самолетам пришлось сесть на авианосец «Энтерпрайз». Затем они вместе с самолетами «Энтерпрайза» под командованием того же Маккласки нанесли ответный удар по авианосцу «Хирю», который после попадания пяти бомб загорелся и утром 5 июня 1942 года пошел ко дну.
Ямамото со своим флотом, линкоры которого еще не сделали ни одного выстрела, в ночь на 5 июня поворачивает обратно. Ему стало ясно, что он не сумеет сблизиться с более быстроходными американскими эскадрами. Пытаясь уклониться от торпеды, столкнулись 2 японских тяжелых крейсера «Микума» и «Могами». Первый из них затем был удачно атакован пикирующим бомбардировщиком с Мидуэя. 6 июня потерпевшие аварию японские корабли снова были атакованы с воздуха. «Микума» затонул, а крейсеру «Могами» удалось уйти в сопровождении 2 эсминцев.
Второстепенная операция против Алеутских островов, проведенная японцами летом 1942 года, также не увенчалась желаемым успехом. Адмирал Нимиц не попался на удочку и вывел свои лучшие силы на юг. Высадка японских десантов на Алеутских островах прошла согласно плану, но японским военно-воздушным силам не удалось подавить американскую авиабазу в Датч-Харборе. При попытке японцев провести свой конвой на захваченные острова, 7 марта 1943 года в районе Командорских островов произошел безрезультатный бой между японскими кораблями прикрытия и значительно уступавшей им в силе американской эскадрой. Через два месяца американцы вернули себе остров Атту, а с острова Кыска японцы в августе 1943 года сами заблаговременно вывели свои войска.