Les premières attaques aériennes
Le 3 juin vers 09h00, un avion de patrouille de la marine américaine a repéré la force d'occupation japonaise à 500 miles nautiques (580 miles ; 930 kilomètres) à l'ouest-sud-ouest de Midway. Trois heures plus tard, les Américains ont trouvé le groupe de transport japonais à 570 miles nautiques (660 miles ; 1.060 kilomètres) à l'ouest. Ils ont attaqué, mais aucune des bombes n'a frappé et aucun dommage majeur n'a été causé. Tôt le lendemain matin, le pétrolier japonais Akebono Maru a été touché par une torpille d'un PBY en attaque. C'est la seule attaque de torpilles aériennes réussie par les États-Unis pendant toute la bataille.
Le 4 juin à 04h30, Nagumo lance son attaque sur Midway. Elle est composée de 36 bombardiers en piqué, 36 bombardiers torpilles, escortés par 36 chasseurs Mitsubishi Zero. Au même moment, il lance une patrouille aérienne de combat défensif. Ses huit avions de recherche ont été lancés avec 30 minutes de retard.
Les plans de reconnaissance japonais étaient médiocres, avec trop peu d'avions pour couvrir les zones de recherche. Les décisions de Yamamoto étaient désormais devenues un problème sérieux.
Alors que les bombardiers et les chasseurs de Nagumo décollaient, 11 PBYs quittaient Midway pour rechercher des navires japonais. Ils ont rapporté avoir vu deux transporteurs japonais avec des ponts vides, ce qui signifiait qu'une frappe aérienne était en route. Le radar américain a repéré l'ennemi à une distance de plusieurs miles, et des avions ont été envoyés pour défendre Midway. Des bombardiers sont partis pour attaquer la flotte de porte-avions japonais. Les chasseurs américains restent derrière pour défendre Midway. À 6 h 20, les porte-avions japonais ont bombardé et fortement endommagé la base américaine. Les pilotes de chasse de la Marine basés à Midway, pilotant des F4F et des F2A obsolètes, interceptent les Japonais et subissent de nombreuses pertes. La plupart des avions américains ont été abattus dans les premières minutes ; plusieurs ont été endommagés, et seuls deux d'entre eux pouvaient voler. En tout, 3 F4F et 13 F2A ont été abattus. Les tirs anti-aériens américains ont endommagé avec précision de nombreux avions japonais et en ont détruit quatre.
Sur les 108 avions japonais impliqués dans cette attaque, 11 ont été détruits, 14 ont été lourdement endommagés et 29 ont subi des dégâts. L'attaque japonaise initiale n'a pas détruit Midway : Les bombardiers américains pouvaient toujours utiliser la base aérienne pour se ravitailler et attaquer la force d'invasion japonaise. La plupart des défenses terrestres de Midway étaient intactes. Une autre attaque aérienne pour détruire les défenses de Midway serait nécessaire si les troupes devaient être en mesure de débarquer d'ici le 7 juin.
Les bombardiers américains basés à Midway ont effectué plusieurs attaques sur la flotte de porte-avions japonais. Parmi ceux-ci, six Grumman Avengers du Hornet VT-8 (Midway fut la première mission de combat des aviateurs VT-8, et ce fut le premier combat de la TBF), le Marine Scout-Bombing Squadron 241 (VMSB-241), composé de onze SB2U-3 et seize SBD, plus quatre USAAF B-26, armés de torpilles, et quinze B-17. Les Japonais ont repoussé ces attaques. Les États-Unis ont perdu deux chasseurs, cinq TBF, deux SB2U, huit SBD et deux B-26.
Un B-26, après avoir été gravement endommagé par des tirs anti-aériens, a plongé directement vers l'Akagi. L'avion a manqué de peu le pont du porte-avions, ce qui aurait pu tuer Nagumo et son personnel de commandement. Cela a peut-être incité Nagumo à lancer une nouvelle attaque sur le Midway, contre l'ordre de Yamamoto de garder la force de réserve pour les opérations antinavires.
La décision de Nagumo
L'amiral Nagumo avait gardé la moitié de ses avions en réserve. Il s'agissait de deux escadrons de bombardiers en piqué et de bombardiers torpilles. A 7h15, Nagumo ordonna de réarmer ses avions de réserve avec des bombes pour les utiliser contre des cibles terrestres. À 7h40, un avion d'éclaireur de Tone a vu une importante force navale américaine à l'est. Il semble que Nagumo n'ait reçu le rapport qu'à 8h00. Nagumo a inversé son ordre, mais il a fallu 40 minutes avant que l'éclaireur de Tone n'annonce enfin par radio qu'il y avait un porte-avions dans la force américaine. C'était l'un des porte-avions de la TF 16 ; l'autre porte-avions n'a pas été repéré.
Nagumo ne savait plus quoi faire. Le contre-amiral Tamon Yamaguchi a recommandé que Nagumo frappe avec les forces en présence : 18 bombardiers en piqué Aichi D3A sur Sōryū et Hiryū, et la moitié des avions de patrouille de couverture. La possibilité pour Nagumo de frapper les navires américains était cependant limitée. La force de frappe de Midway allait bientôt revenir et devait se poser ou s'écraser en mer. En raison de l'activité constante sur le pont d'envol, les Japonais n'ont pas fait monter leurs avions de réserve sur le pont d'envol pour le lancement. Les quelques avions qui étaient prêts étaient des avions de chasse défensifs. Le lancement d'un avion aurait nécessité au moins 30 à 45 minutes. En lançant immédiatement, Nagumo utiliserait une partie de sa réserve sans disposer des armes antinavires appropriées. Il venait de voir avec quelle facilité des bombardiers américains sans escorte avaient été abattus. Le manque de discipline a poussé de nombreux bombardiers japonais à se débarrasser de leurs bombes et à tenter de combattre les F4F qui les interceptaient. Les règles japonaises concernant les porte-avions préfèrent les frappes complètes, et comme Nagumo ne savait pas que la force américaine comprenait un porte-avions, sa réponse a suivi les règles japonaises. En outre, l'arrivée d'une autre frappe aérienne américaine à 7h53 a donné envie à Nagumo d'attaquer à nouveau l'île. Nagumo décida d'attendre que sa première force de frappe atterrisse, puis de lancer la réserve, qui serait alors armée et prête.
Les porte-avions de Fletcher avaient lancé leurs avions à partir de 7 heures, de sorte que les avions qui ont attaqué Nagumo étaient déjà en route. Nagumo ne pouvait rien y faire. C'était la faille dans les plans de Yamamoto.
Attaques contre la flotte japonaise
Les Américains avaient déjà lancé leurs porte-avions contre les Japonais. L'amiral Fletcher, commandant à bord de Yorktown, et ayant reçu des rapports d'observation du PBY dès le petit matin, a ordonné une attaque contre les Japonais dès que possible. Il a tenu Yorktown en réserve au cas où d'autres porte-avions japonais seraient découverts. (Les instructions de Fletcher pour le Spruance furent envoyées par Nimitz, qui était resté à terre).
Spruance pensait que même si la portée était lointaine, une attaque pouvait réussir. Il a donné l'ordre de lancer l'attaque vers 6 heures. Fletcher, après avoir effectué ses propres vols de reconnaissance, le suivit à 8h00 depuis Yorktown.
L'amiral Fletcher, commandant la force opérationnelle de Yorktown, ainsi que le capitaine Elliott Buckmaster, commandant de Yorktown, et leur état-major avaient l'expérience d'une frappe complète contre une force ennemie en mer de Corail. Mais ils ne pouvaient pas transmettre ce qu'ils avaient appris à l'Enterprise et au Hornet qui ont reçu l'ordre de lancer la première frappe. Spruance ordonna à l'avion de se rendre immédiatement sur la cible, car la destruction des porte-avions ennemis était importante pour la sécurité de ses navires. Spruance décida qu'il était plus important d'attaquer dès que possible, plutôt que de coordonner l'attaque par des avions de différents types et de différentes vitesses (chasseurs, bombardiers et bombardiers torpilleurs). Les escadrilles américaines se rendirent sur les lieux en plusieurs groupes différents. Il espérait trouver Nagumo avec ses ponts d'envol remplis d'avions.
Les porte-avions américains ont eu du mal à localiser la cible. L'attaque du Hornet, dirigée par le commandant Stanhope C. Ring, n'a pas été menée dans la bonne direction. Les bombardiers en piqué du Groupe aérien 8 ont manqué les porte-avions japonais. [page nécessaire] L'escadron de torpilles 8 vole dans la bonne direction. Cependant, les 10 F4F du Hornet n'avaient plus de carburant et ont dû s'écraser dans l'océan. L'escadron de Waldron vit les porte-avions ennemis et commença à attaquer à 09:20, suivi par l'escadron de torpilles 6 (VT-6, de l'Enterprise) dont les chasseurs Wildcat escortés manquaient également de carburant et durent rebrousser chemin à 09:40. Sans escorte de chasseurs, les quinze TBD Devastators du VT-8 ont été abattus sans pouvoir faire de dégâts, l'enseigne George Gay étant le seul survivant. Les VT-6 ont perdu 10 de leurs 14 Devastators, et 10 des 12 Devastators du VT-3 de Yorktown ont été abattus sans aucun résultat. Une partie du problème était due aux mauvaises performances des torpilles Mark 13. Les officiers supérieurs de la Marine et du Bureau des Ordonnances n'ont jamais demandé pourquoi six torpilles, lancées si près des porte-avions japonais, n'ont pas réussi à les toucher. La patrouille aérienne de combat japonaise, pilotée par des Mitsubishi A6M2 Zeros, a abattu les TBD sans escorte, lents et sous-armés. Quelques TBD ont réussi à s'approcher suffisamment pour larguer leurs torpilles et tirer avec leurs mitrailleuses sur les navires ennemis. Les porte-avions japonais ont ainsi pu effectuer des virages serrés. Le TBD Devastator ne fut plus jamais utilisé au combat.
Bien qu'ils n'aient pas été touchés, les attaques de torpilles américaines ont rendu les transporteurs japonais incapables de préparer et de lancer leur propre attaque. Ils ont également retiré la patrouille aérienne de combat japonaise (CAP) de sa position. De plus, de nombreux Zéros ont manqué de munitions et de carburant. L'apparition d'une troisième attaque de torpilles par l'escadron de torpilles 3 (VT-3 de Yorktown) à 10h00 a fait voler la CAP japonaise dans le coin sud-est de la flotte. Une meilleure discipline et l'utilisation de plus de Zéros pour le CAP auraient pu permettre à Nagumo de prévenir les dommages causés par les prochaines attaques américaines.
Trois escadrons de SBD de l'Enterprise et de Yorktown (VB-6, VS-6 et VB-3, respectivement) s'approchaient par le sud-ouest et le nord-est. Les deux escadrons de l'Enterprise manquaient de carburant à cause du temps passé à chercher l'ennemi. Cependant, le commandant de l'escadron a décidé de poursuivre les recherches. Il a repéré le destroyer japonais Arashi. Il s'apprêtait à rejoindre les porte-avions de Nagumo après avoir échoué le chargement en profondeur du sous-marin américain Nautilus. Le Nautilus avait auparavant attaqué sans succès le cuirassé Kirishima. Certains bombardiers ont été perdus par manque de carburant avant le début de l'attaque.
La décision de McClusky de poursuivre les recherches a été d'une grande aide pour le groupe de travail des transporteurs américains et les forces de Midway. Les trois escadrons de bombardiers en piqué américains (VB-6, VS-6 et VB-3) sont arrivés au bon moment pour attaquer. La plupart des CAP japonais étaient à la recherche des avions torpilles. Des avions d'attaque japonais armés remplissaient les ponts des hangars, des tuyaux de carburant gisaient sur les ponts et des bombes et des torpilles se trouvaient près des hangars, ce qui faisait que les porte-avions japonais risquaient fort d'être endommagés.
A partir de 10h22, les deux escadrons du groupe aérien de l'Enterprise se séparent et attaquent deux cibles. Par accident, les deux groupes ont attaqué le Kaga. Le lieutenant commandant Richard Halsey Best et deux autres avions se sont dirigés vers le nord pour attaquer l'Akagi. Subissant l'attaque de presque deux escadrons complets, le Kaga a été touché par quatre ou cinq bombes, qui ont causé de lourds dégâts et déclenché des incendies qui n'ont pas pu être éteints. L'une des bombes a atterri près du pont, tuant la plupart des officiers supérieurs.
Quelques minutes plus tard, Best et deux avions plongent sur l'Akagi. Bien que l'Akagi ait reçu un coup direct (largué par le lieutenant commandant Best). Il a heurté l'ascenseur du pont et s'est rendu jusqu'au pont supérieur du hangar. Il a explosé au milieu des avions armés et ravitaillés en carburant. Une autre bombe a explosé sous l'eau, ce qui a plié le pont d'envol et a endommagé le gouvernail.
Le VB-3 de Yorktown, commandé par Max Leslie, a attaqué Sōryū. Ils ont été touchés au moins trois fois et ont causé beaucoup de dégâts. Le VT-3 a ciblé Hiryū, mais n'a pas été touché.
En moins de six minutes, Sōryū et Kaga étaient en feu. Akagi a également été gravement endommagé. Les Japonais espéraient qu'Akagi pourrait être sauvé ou remorqué au Japon. Finalement, les trois transporteurs ont été abandonnés et coulés.
Contre-attaques japonaises
Hiryū, le seul porte-avions japonais survivant a été attaqué. La première attaque de Hiryū consistait en 18 bombardiers en piqué et six escortes de chasseurs. Ils ont suivi l'avion américain qui battait en retraite et ont attaqué le Yorktown, le frappant avec trois bombes, qui ont fait un trou dans le pont, éteint ses chaudières et détruit plusieurs canons antiaériens. Malgré les dégâts, les équipes de réparation ont pu réparer le pont d'envol et réparer plusieurs chaudières en une heure. Douze bombardiers en piqué japonais et quatre chasseurs d'escorte ont été perdus lors de cette attaque.
Environ une heure plus tard, la deuxième attaque de Hiryū a eu lieu. Elle consistait en dix bombardiers torpilleurs et six A6M d'escorte. Les efforts de réparation américains avaient été si bien faits que les Japonais ont supposé qu'il devait s'agir d'un autre transporteur, non endommagé. Lors de l'attaque, le Yorktown a été frappé par deux torpilles ; il a perdu toute sa puissance et s'est incliné sur bâbord, ce qui l'a mis hors de combat. L'amiral Fletcher déplaça son état-major de commandement vers le croiseur lourd Astoria. Aucun des porte-avions de la Task Force 16 du Spruance n'a été endommagé.
Les nouvelles des deux grèves, qui ont chacune coulé un transporteur américain (en fait Yorktown dans les deux cas), ont grandement amélioré le moral des troupes à Kido Butai. Les quelques avions survivants ont tous été récupérés à bord du Hiryū où ils étaient préparés pour une attaque contre ce que l'on croyait être le seul porte-avions américain restant.
Contre-attaque américaine
En fin d'après-midi, un avion de reconnaissance de Yorktown a localisé Hiryū. Enterprise a lancé une attaque de bombardiers en piqué (dont 10 SBD de Yorktown). Bien que Hiryū ait été défendu par plus d'une douzaine de chasseurs Zero, l'attaque de l'Enterprise a réussi : quatre, peut-être cinq bombes ont touché Hiryū, le laissant en feu et incapable de faire fonctionner un avion. (L'attaque du Hornet visait les navires d'escorte mais n'a pas eu de succès.) Après des tentatives désespérées pour maîtriser l'incendie, la plupart des membres d'équipage restant sur Hiryū ont été évacués du navire. Le reste de la flotte a continué à naviguer vers le nord-est pour rattraper les porte-avions américains. Le Hiryū est resté à flot pendant plusieurs heures encore. Elle a été découverte par un avion du porte-avions léger Hōshō. Cela a fait naître l'espoir qu'il puisse être sauvé ou remorqué jusqu'au Japon. Cependant, peu après avoir été repéré, Hiryū a coulé. Le contre-amiral Yamaguchi a choisi de couler avec son navire, ce qui a coûté au Japon son meilleur officier de porte-avions.
À la tombée de la nuit, les deux parties ont réfléchi à la situation et ont élaboré des plans d'action. L'amiral Fletcher a dû abandonner le Yorktown. Il sentait qu'il ne pouvait pas commander depuis un croiseur. Il donna le commandement à Spruance. Spruance savait que les États-Unis avaient remporté une grande victoire, mais il n'était pas encore sûr des forces japonaises qui restaient. Il voulait protéger Midway et ses porte-avions. Il suivit Nagumo pendant la journée et continua à le suivre à la tombée de la nuit. Finalement, craignant une éventuelle bataille nocturne avec les navires japonais et croyant que Yamamoto avait toujours l'intention d'envahir, le Spruance se replia vers l'est. À minuit, il fit demi-tour vers l'ouest en direction de l'ennemi. Yamamoto décida de poursuivre les attaques et envoya ses derniers navires à la recherche des transporteurs américains vers l'est. Il envoya également une force de raid de croiseurs pour bombarder l'île. Les navires japonais n'ont pas réussi à établir le contact avec les Américains en raison de la décision du Spruance de se replier vers l'est, et Yamamoto a ordonné un retrait vers l'ouest.
Spruance n'a pas réussi à reprendre contact avec les forces de Yamamoto le 5 juin, bien qu'il ait effectué de nombreuses recherches. Vers la fin de la journée, il a lancé une attaque contre tous les navires de la force de transport de Nagumo. Cette attaque a manqué le principal groupe de navires de Yamamoto. Elle n'a pas touché un destroyer japonais. Les avions d'attaque retournèrent sur les porte-avions à la tombée de la nuit. Spruance ordonna à l'Enterprise et au Hornet d'allumer leurs feux pour faciliter le débarquement.
À 2 h 15, dans la nuit du 5 au 6 juin, le Tambor du commandant John Murphy, dans l'eau à 90 milles nautiques (100 milles ; 170 kilomètres) à l'ouest de Midway, a apporté la deuxième des principales contributions de la force sous-marine à l'issue de la bataille. En repérant plusieurs navires, ni Murphy ni son second, Ray Spruance Jr, n'ont pu les identifier. Considérant qu'il pouvait s'agir de navires américains, Murphy n'a pas tiré, mais a signalé les navires à l'amiral Robert English, commandant de la force sous-marine de la flotte du Pacifique (COMSUBPAC). Ce rapport a été envoyé à Nimitz, qui l'a ensuite transmis à Spruance. Spruance a supposé qu'il s'agissait de la force d'invasion et a décidé de la bloquer tout en restant à 100 miles nautiques (120 miles ; 190 kilomètres) au nord-est de Midway.
Les navires aperçus par Tambor étaient les quatre croiseurs et les deux destroyers que Yamamoto avait envoyés pour bombarder Midway. À 2 h 55, ces navires ont reçu l'ordre de Yamamoto de se replier et ont changé de cap. A peu près au même moment que le changement de cap, Tambor a été repéré et, pour éviter une attaque sous-marine, Mogami et Mikuma se sont percutés, causant de sérieux dommages à la proue de Mogami. Le Mikuma, moins endommagé, a ralenti à 12 nœuds (22 kilomètres à l'heure, 14 milles à l'heure). C'est le plus grand nombre de dégâts jamais enregistré par les 18 sous-marins déployés pour la bataille. Ce n'est qu'à 4h12 que le ciel s'est suffisamment éclairé pour que Murphy soit certain que les navires étaient japonais. Il était alors dangereux de rester en surface et il a plongé pour s'approcher en vue d'une attaque. L'attaque n'a pas réussi, et vers 06:00 il a finalement signalé deux croiseurs de classe Mogami se dirigeant vers l'ouest.
Au cours des deux jours suivants, les transporteurs Midway puis Spruance ont lancé plusieurs attaques. Mikuma a été coulé par les Dauntlesses, tandis que Mogami a survécu aux dégâts et est rentré chez lui pour être réparé. Les destroyers Arashio et Asashio ont également été bombardés et mitraillés lors de la dernière de ces attaques.
Le Yorktown a été remorqué par le USS Vireo. En fin d'après-midi du 6 juin, cependant, le I-168 a tiré des torpilles ; deux ont frappé Yorktown, mais une troisième a frappé et coulé le destroyer USS Hammann, qui alimentait Yorktown en électricité. Le Hammann s'est brisé en deux et a fait 80 morts. Le 7 juin, le Yorktown a coulé juste après 5 heures.