จากการโจมตีของเครื่องบินสหรัฐ ทำให้ นายพลนากูโมเกิดความกดดันอย่างหนัก
เวลา 07.17 น. เครื่องบินดำทิ้งระเบิด 4 เครื่อง เครื่องปล่อยตอร์ปิโด 6 เครื่องโจมตีเรือ อกางิ และ เรือฮีร์ยู้ แต่ เครื่องบิน Zero ของญี่ปุ่นก็คอยสกัดกั้นหนัง ทำให้สหรัฐสียเครื่องบินไป 7 เครื่องโดยที่โจมตีไม่ถูกเป้าหมายเลย นากูโมตระหนักแล้วว่าไม่สามารถ สยบการโจมตีจากเครื่องบินจาก ฐานบินบนเกาะมิดเวย์ได้ จึงสั่งให้เครื่องบินที่ไปโจมตีมิดเวย์ในระลอกแรกกลับมาติดระเบิด แล้วไปโจมตีซ้ำอีกเพื่อลดความกดดัน ส่วนเครื่องบินสำรองนั้นได้สั่งให้ปลดตอร์ปิโดออกแล้้วติดลูกระเบิดแทน
เมื่อเวลา07.28 น.ได้มีรายงานจากเครื่องบินตรวจการทะเลว่าได้พบเห็นกองเรือเฉพาะกิจที่ 16 ของอเมริกัน แต่รายงานนั้นเลื่อนลอย นากูโมได้สั่งให้รายงานใหม่ แล้วสั่งระงับเครื่องบิน B5N ที่เหลือเอาไว้ก่อน
และระหว่างนั้น การโจทตีจากเกาะมิดเวย์ ได้เริ่มขึ้นอีกครั้ง
โดยครั้งแรก เมื่อเวลา07.55 น.โจมตีเรือ ฮีร์ยู้ และ ซอร์ยู้ ครั้งที่ 2 เมื่อเวลา 08.10 น. และคร้งที่ 3 เมื่อเวลา 08.30 น.แต่ก็ไม่ได้ผล ในเวลาครั้งที่3 ตรงกับเวลาที่เครื่องบินจากยอร์คทาวน์กลับลงมาบนเรือ หลังจากที่ ส่งออกไปโจมตีในครั้งแรก แครื่องบินหลายลำหา เรือบรรทุกเครื่องบินไม่เจอ หรือไม่ก็เชื้อเพลิงหมด จำต้องร่อนลงในทะเลหรือไม่ก็ตก รวมแล้วทั้งหมดที่สูญเสียมีประมาณ 36 เครื่อง หรือ ร้อยละ 33 ของกำลังโจมตีทั้งหมด และเครื่องบินชุดสุดท้ายก็ไม่สามารถลงบนเรือได้เพราะ สาเหตุเดียวกันกับชุดแรก จนกระทั่ง
เวลา 09.17 น. นากูโม ได้รับรายงานว่าพบเห็นกองเรือ และ อาจจะมีเรือบรรทุกเครื่องบินอยุ่ในกองเรือนั้นด้วย นากูโมจึงได้รู้ตำแหน่งของกองเรือที่ 16 จึงหันเรือบรรทุกเครื่องบินไปที่ 90 องศาเหนือ และการมาถึงระลอกแรก ของเครื่องจากกองเรือสหรัฐ เพื่อโจมตีญี่ปุ่นก็ได้เริ่มขึ้น เครื่องบิน ดิวาสเตเตอร์ จาก เรือฮอร์เนต15 เครื่อง ถูกเครื่องบินลาดตระเวนรบ และ ปืน ปตอ. ยิงตก ส่วนกองกำลังโจมตีจาก เรือเอนเตอร์ไพรส์ ประกอบด้วยดิวาสเตเตอร์ 14 เครื่อง เข้าโจมตีแต่ก็ไม่ได้ผลกลับถูกยิงตกไป 10 เครื่อง ส่วนเครื่องบินจากยอร์คทาวน์ ประกอบด้วยเครื่องบินดำทิ้งระเบิด 35 เครื่อง เครื่องขับไล่คุ้มกัน 10 เครื่องนั้นไม่พบกองเรือญี่ปุ่น ทำให้เชื้อเพลิงหมด เครื่องบินขับทั้ง 10 ลำ ต้องร่อนลงจอดในน้ำ มีเครื่องบินทิ้งระเบิดเพียง 11 เครื่องเท่านั้น ที่กลับมาถึงยัง เกาะมิดเวย์ ส่วน เครื่องบินดอนเลสส์ 59 เครื่องที่ขึ้นจากมิดเวย์นั้นบินเลยที่ตั้งกองเรือญี่ปุ่น จนต้องบินกลับมาลงที่ เอนเตอร์ไพรส์ แต่ระหว่างทางก็พบกองเรือของญี่ปุ่น ผู้บังคับการฝูงบิน ตีความหมายของการเคลื่อนไหวของมันได้ โดยจัดเครื่องบินเป็น 3 ฝูง และ พบเห็นเรือบรรทุกเครื่องบินที่ติดตามกองเรือมา โดยจัดขบวนเป็นรูปเพชร มี ฮีร์ยู้ นำขบวน ฝูงที่ 1 ครื่องบินดำ 12 เครื่องดำดิ่งลงโจมตี เรือกางะ ฝูงที่ 2 บินตรงไปที่เรือธง อกางิ และฝูงที่ 3 โจมตี ฮีร์ยู้ และซอร์ยู้
4 นาทีต่อมา การรวมกำลังโจมตีประสบ ความสำเร็จอย่างงดงาม เรืออกางิ ถูกลูกระเบิด 2 ลูก ลุกแรกถูกระเบิดขนาด 1000 ปอนด์ทะลุลงมาถุกข้างลิฟท์ กลางแล้วระเบิดในโรงเก็บของ และลุกที่2 ขนาด 500 ปอนด์ ระเบิดบนดาดฟ้าตอนท้ายของเรือทำให้ไฟไหม้ ส่วนที่ เรือกางะ ถุกลูกระเบิดขนาด 1000 ปอนด์ 4 ลูก 3 ลุก ทะลุดาดฟ้าเรือลงไป อีก 1 ลุกระเบิดบนดาดฟ้า ทำให้เครื่องบินที่จอดอยู่เสียหายหลายลำ เครื่องบินดำทิ้งระเบิดรอดกลับไปได้เกือบทั้งหมดมีเพียง 18 เครื่องจาก เอ๊นเตอร์ไพรส์ ที่ถูกยิงตกกลางทางหรือไม่ก็เชื้อเพลิงหมดต้องร่อนลงในทะเล
