中途岛战役是第二次世界大战的重要战役，也是美国海军以少胜多的著名战役。中途岛战役于1942年6月4日展开，美国海军在此战役中成功击退日本海军对中途岛环礁的攻击，日军在海战中大败，使美军得到了太平洋战区的主动权，因此该战役成为第二次世界大战中的太平洋战争的转折点。
日本在珊瑚海海战之后的仅仅一个月就已经把中途岛拟定为下一个攻击目标。这不仅能报美国空军空袭东京的一箭之仇（当时日本高级将领中有认为空袭东京的飞机是从中途岛起飞的），还能敞开夏威夷群岛的大门。防止美军从夏威夷方面出动并攻击日本。日本海军想借此机会将美国太平洋舰队残余的军舰引到中途岛一举歼灭。为达到该目的，日本海军几乎倾巢而出，投入大半兵力，舰队规模甚至超越后来史上最大海战莱特湾海战时的联合舰队，是日本海军在二战中最大的战略进攻。
若日本海军达到所定下的目标，那美国西岸就会直接遭到日本海军的威胁。由于美国其余的海军军舰已部署到北大西洋，美国在短期内就没有能力有效地在太平洋对日本海军做出反击。日本深知美国的军事潜力。美国巨大的工业生产能力一旦完全纳入战争轨道，日本就很少有获胜的希望。所以日本希望在这种情形出现之前就逼迫美国坐到谈判桌前，迅速结束与美国的战争。
一些军事学者也认为，如果日本海军威胁或者真的攻击美国西岸的话，便会迫使美国把急需送往欧洲前线的军事配备转移到美国西岸，这不但会造成欧洲战区出现军需短缺的现象，甚至可能使欧洲战区再次失守，而让纳粹德国得到最后的胜利。
战役经过：
6月4日拂晓由中途岛派出的“卡塔林娜”式侦察机发回发现日军航空母舰的情报，在此之前，南云已经派出了108架舰载机在友永文市海军大尉的率领下出发攻击中途岛，并派出侦察机侦察机寻找美国舰队，但有两架侦察机因机械原因推迟半小时出发，另一架侦察机因引擎故障提前返航，这为日本舰队埋下祸根。
驻扎在中途岛的美军战斗机也全部升空，迎击来犯的日本战机。美军的轰炸机，包括了B-17型轰炸机也向日本舰队发动还击。
7时15分南云下令赤城号和加贺号将在甲板上已经装好鱼雷的准备用来攻击美国航母的第二波飞机送下机库，卸下鱼雷换装对地攻击的高爆炸弹。
7时30分南云接到推迟半小时起飞的一架侦察机发来的电报，称距中途岛约240海里的海面发现10艘美国军舰。南云命该侦察机继续查明敌人舰队是否拥有航空母舰，同时命令暂停对鱼雷机的换弹。就在南云等待侦察机的侦察结果时，空中再次响起了警报。40余架从中途岛起飞的美军B-17轰炸机和俯冲轰炸机扑向南云的舰队，结果被击败。
8时15分南云终于接到了侦察机传来的补充报告：美军舰队里确实有航母的存在。南云下令各舰停止装炸弹，飞机再次送回机库重新改装鱼雷，日本航空母舰的甲板上一片混乱，为了争取时间，卸下的炸弹，都堆放在甲板上。
8时30分，空袭中途岛的第一攻击波机群返航飞抵日本舰队的上空。还有那些保护航空母舰的战斗机也需要降落加油。南云处于进退维谷的境地。第二航空母舰战队司令山口海军少将向南云建议“立即命令攻击部队起飞”。第二批突击飞机换装鱼雷还没有完成，如果马上发动进攻，也没有战斗机护航。而且舰上的跑道被起飞的飞机占用，那么油箱空空的第一攻击波机群会掉进海里。南云决定把攻击时间推迟，首先收回空袭中途岛和拦截美军轰炸机的飞机，然后重新组织部队以进攻美军特混舰队。
9时25分，一队由大黄蜂号起飞的15架“复仇者”式鱼雷轰炸机组成的编队发现了南云舰队。不幸的是，他们的燃油即将耗尽，而且没有战斗机护航。在自杀式攻击中，被零式战斗机和高射炮火全部击落，30名飞行员除1人生还外全部遇难。
9时30分，从企业号、约克城号起飞的28架美军战机陆续尾随而来，向苍龙号和飞龙号展开攻击。然而在攻击南云舰队的时候遭到重创，损失了20架鱼雷轰炸机，美机所投鱼雷竟无一命中。
10时20分，由于美军的攻击，飞机甲板开始执行给护航的零式战斗机加油加弹作业，无法准备反击波。正当日军战斗机在低空忙着驱赶美军鱼雷机时，南云舰队的上空出现了33架从企业号起飞的无畏式俯冲轰炸机。他们在即将放弃搜索的时候发现了为防止美军“鹦鹉螺号”潜艇上浮而留在原地的“岚”号驱逐舰，并延其航向找到了日军航母。此时，日舰正在掉头转到迎风的方向，处于极易受攻击的境地，只停放着几架零式战斗机。
10时24分，第一架换班的防空日本战斗机飞离飞行甲板时，企业号的33架“无畏”式俯冲轰炸机，分成2个中队分别攻击赤城号航空母舰和加贺号航空母舰，接踵而来的17架从约克城号航空母舰上起飞的“无畏”式俯冲轰炸机则专门攻击苍龙号航空母舰。日军的3艘航空母舰刹那间变成了三团火球，堆放在甲板上的的飞机以及燃料和弹药引起大爆炸，火光直冲云霄，短短的5分钟，日本三艘航空母舰被彻底炸毁了。
10时40分，接替指挥空中作战的日第2航空战队司令官山口多闻少将发动反击，18架由“九九”式俯冲轰炸机和6架零式战斗机组成的攻击编队从飞龙号航空母舰起飞。飞向目标途中，发现了一批正在返航的美军轰炸机，便悄悄的尾随。就因如此，日机成功的找到了约克城号，并立即发动攻击。3颗炸弹命中约克城号，虽然遭到破坏，但是在美军船员的极力抢修下，恢复了航行功能。
13时40分，10架日军“九七”式鱼雷攻击机和6架“零”式战斗机又从飞龙号飞来，对受伤的约克城号发起了第二次攻击。约克城号这次就没那么幸运，被两枚鱼雷击中，左舷附近掀开两个大洞，并把舰舵给轧住了。
16时45分，美军企业号航空母舰的俯冲轰炸机成功地攻击了日军剩下的飞龙号。飞龙号当即命中4弹，船上一片火海。
19时13分，苍龙号与加贺号先后沉没。
6月5日2时55分，日本联合舰队司令山本五十六大将否决了其首席参谋黑岛大佐提出的集中全部舰只在白天轰炸并登陆中途岛的挽回败局的方案，下令：“取消中途岛的占领行动。”并表示“所有责任由我一个人来担当，我回去向天皇陛下请罪。” 他把自己关进会客室，一连三天拒绝会见部下。
3时50分，南云收到山本“击沉‘赤城号’”的命令。
5时00分，抢救失败的赤城号航空母舰被日军舞风号、萩风号、野分号和岚号驱逐舰发射的鱼雷击沉。
5时10分，无法挽救的飞龙号航空母舰被日军驱逐舰发射的鱼雷击沉。第二航空战队司令山口多闻和舰长加来止男选择与舰共沉，部分被大火困于船舱底部的船员自鱼雷击穿的洞口逃生获救。
6月6日3时45分，日军两艘重巡洋舰最上号和三隈号在浓雾中转向时互撞，最上号重创，三隈号及另两艘驱逐舰留下护航。
8时05分，中途岛起飞的12架陆战队轰炸机追击三隈号及最上号。三隈号遭到击沉，而重伤的最上号则最后逃过美军轰炸，返回特鲁克岛基地。美军接着试图追击早在数小时前沉没的飞龙号，不过只找到了谷风号驱逐舰。但是，双方并无任何战果。
6月7日13时00分，日军伊-168号潜艇发现了约克城号，随即发射4条鱼雷，2条命中约克城号，1条命中护航的哈曼号驱逐舰，哈曼号驱逐舰随即沉没，约克城号一直飘浮到第二天中午才沉入海底。
被攻击同时，美军其它6艘驱逐舰曾试图反击伊-168号，但伊-168号最终安全撤离。
中途岛之战宣告结束。