ญี่ปุ่นรวบรวมเรือบรรทุกเครื่องบิน อกางิ กางะ ฮีร์ยู้ และ ซอร์ยู้ เป็นกองเรือโจมตีหลัก โดยมี เรือบรรทุกเครื่องบินขนาดเล็ก โฮโซ แล่นตามกองเรือหลัก ส่วนเรือ ริยูโจ และ จุนโย อยู่กับกองกำลังโจมตี เกาะอาลิวเชี่ยน โดยมีเรือบรรทุกเครื่องบิน ซุยโฮ เป็นกำลังสนับสนุน
กองเรือฝ่ายสหรัฐ
กองเรือเฉพาะกิจที่ 16 และ 17
การได้รับการเตือนล่วงหน้าทำให้ กองเรือเฉพาะกิจที่ 16 และ 17 สามารถจัดตำแหน่งป้องกัน มิดเวย์ ได้ทัน โดยอยู่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของมิดเวย์ไป 400 ไมล์ ทำให้ พลเรือเอกนิมิตซ์ ไม่ต้องสนใจกับการหันเหของญี่ปุ่นที่โจมตี เกาะอาลิวเชี่ยน
ในวันที่ 3 มิถุนายน เครื่องบินดานาลิน่า เห็นกองกำลังยกพลขึ้นบก ภายใต้การบัญชาการของ นายพลเรือคอนโด อยู่ห่างจากมิดเวย์ไป 800 ไมล์ ทางตะวันตก จากนั้นในตอนบ่าย หลังจากการโจมตีทางอากาศระลอกแล้วระลอกเล่า จากฐานบนพื้นดินของมิดเวย์ แต่ส่วนใหญ่ไม่ได้ผล พอตกตอนกลางคืนกองเรือบรรทุกเครื่องบินฝ่ายตรงข้ามก็ แล่นเข้าไปใกล้มิดเวย์ ทั้งสองฝ่ายต่างก็ไม่ทราบว่าอีกฝ่ายอยู่ที่ไหน พอรุ่งอรุณวันที่ 4 มิถุนายน ทั้งสองฝ่ายอยู่ห่างกัน 248 ไมล์
สหรัฐรู้ว่า ญี่ปุ่นกำลังตามหาเรือบรรทุกเครื่องบินอยู่ แต่ญี่ปุ่นไม่แน่ใจว่ามี เรือบรรทุกเครื่องบินของสหรัฐอยู่บริเวณนั้นรึเปล่า นายพลเรือนากูโม ส่งเครื่องบิน 108 เครื่องขึ้น เพื่อการโจมตีจากมิดเวย์เป็นครั้งแรก แต่เขาเก็บเครื่องบินประจำเรือ กางะ เอารับมือกับสหรัฐ ในขณะที่ นายพลเรือเพลตเชอร์ ก็ระมัดระวังเช่นเดียวกับ ญี่ปุ่น โดยส่ง เครื่องบินดอนเลสส์ 10 เครื่องขึ้นจากเรือ ยอร์คทาวน์ เพื่อทำการค้นหา กองเรือญี่ปุ่น ทางตอนเหนือ
และเมื่อเวลา 06.02 น. นายพลเรือเฟลตเชอร์ ได้รับข่าวจาก เครื่องบิน ดาตาลิน่า ว่าพบเห็นกองเรือญี่ปุ่นอยู่ห่างจาก มิดเวย์ ไป 207 ไมล์ทางตะวันออกเฉียงเหนือ และอีก 5 นาทีต่อมา เขาได้ออกคำสั่งให้ นายพลเรือสปูทเอ๊นท์ ส่งเครื่องบินจาก ฮอร์เนต และ เอนเตอร์ไพรส์ ออกไปโจมตี โดยที่เขาเองก็ส่งเครื่องออกจากเรือ ยอร์คทาวน์ ไปโจมตี แต่จะต้องนำ ดอนเลสส์ ลงมาเติมเชื้อเพลิงเสียก่อน เสนาธิการของสปูทเอ๊นท์ ตัดสินใจ ไม่ส่งเครื่องบินตรวจการณ์ออกไป เพื่อยืนยันการพบเห็นของ เครื่องบินดอนเลสส์ แต่ได้ลงมือ ส่งเครื่องบินออกไปโจมตีญี่ป่นทันทีหลังจากที่เครื่องบินจากฐานบนพื้นดินของมิดเวย์ได้ขอลงจอด เพื่อเติมเชื้อเพลิง เป็นปฏิบัติการที่เร่งรีบมากอยู่แล้ว นายพลนากูโม เก็บเครื่องบินไว้กว่า 90 เครื่อง แต่เขาไม่ทราบว่าเรือบรรทุกเครื่องบินของอเมริกันทั้ง 2 ลำ อยู่ใกล้มาก
