После двухдневного маневрирования 8 мая 1942 г. произошло самое сражение. В ходе его в «Сёкаку» и «Йорктаун» попали бомбы, а в "Лексингтон" две торпеды; однако все эти корабли сохранили способность идти своим ходом. Через несколько часов после боя в нижних помещениях «Лексингтона» произошел сильный взрыв паров бензина; огромный корабль тотчас же загорелся, с него пришлось снять экипаж, и это было осуществлено в спокойной обстановке и без потерь. Затем «Лексингтон» был потоплен торпедами американского эсминца.

Несмотря на временный выход из строя двух больших авианосцев, японцы 26 и 27 мая выслали в море из метрополии и с Марианских островов военно-морские силы, предназначенные для участия во второй двойной операции. Объектами ее были укрепленный атолл Мидуэй (с аэродромом) и острова Атту и Кыска в Алеутском архипелаге, расположенные в 1500 милях к северу от этого атолла. Поскольку Ямамото — командующий и «сильная рука» японского флота — рассчитывал, что ему удастся вступить в бой с ослабленным американским флотом, он вышел в море со всеми находившимися в его распоряжении силами. Эти силы состояли из линейного флота, ядром которого являлись 7 линкоров, и флота авианосцев под командованием Нагумо в составе 4 больших авианосцев и 2 линейных крейсеров; кроме того, для участия в операциях против острова Мидуэй и Алеутских островов было выделено для обстрела наземных объектов по соединению десантных судов и кораблей, в числе которых находилось 2 линкора. Этим соединениям были приданы 2 вспомогательных авианосца с 90 самолетами. В общей сложности в начале июня 1942 г. по Тихому океану двигались на восток: 11 линейных кораблей и крейсеров, 4 больших авианосца с 272 самолетами, 4 вспомогательных авианосца со 121 самолетом, 5 гидроавианосцев, 13 тяжелых крейсеров, 5 легких крейсеров, 61 эсминец, 21 подводная лодка, 19 транспортов, 17 танкеров и, кроме того, тральщики и охотники за подводными лодками. Командовал этим флотом Ямамото со своего нового флагманского корабля «Ямато» (64 000 т стандартного водоизмещения, девять 46-см орудий), являвшегося самым мощным в мире линкором.

Американцы могли противопоставить столь могучему противнику только 3 больших авианосца с 232 самолетами, 8 тяжелых крейсеров, 3 легких крейсера, 28 эсминцев и 25 подводных лодок. Нимиц принял, казалось бы, неравный бой, ибо видел источник своей силы в авианосцах и имел то преимущество, что его радиоразведка очень искусно установила: направлением главного удара японцев является Мидуэй. Он позаботился о том, чтобы восстановить боеспособность «Иорктауна» всего за три дня, вместо трех месяцев, которых потребовал бы ремонт на верфи, и заблаговременно выслал свои 3 авианосца с их охранением и 2 танкерами на позицию в 300 милях к северо-востоку от Мидуэя, так что они пересекли будущую линию расположения японских подводных лодок к западу от Оаху. прежде чем японцы вышли на эту линию. Командование в море осуществлял адмирал Флетчер, который находился на «Йорктауне», сражавшемся до этого времени довольно неудачно. Вероятно, по этой причине «Энтерпрайз» и «Хорнет» действовали тактически самостоятельно под командованием контр-адмирала Спрюанса, который до этого командовал крейсерами и являлся прекрасным тактиком и отличным, хладнокровным офицером (в начале 50-х годов он был назначен послом США на Филиппинах).

«Летающие лодки» обследовали морское пространство в радиусе 700 миль от Мидуэя и своевременно создали у американского адмирала правильное представление о противнике. Японский же флот авианосцев пренебрегал воздушной разведкой. Утром 4 июня Нагумо атаковал остров более чем 100 самолетами, но с неудовлетворительными результатами и значительными потерями. При. подготовке ко второй атаке и пополнении запаса горючего и боеприпасов на возвратившихся самолетах он получил донесение о появлении вражеского авианосца. В то время как он пытался еще перестроить свое соединение для борьбы с кораблями противника, его уже атаковали первые американские эскадрильи. Спрюанс чрезвычайно точно предусмотрел действия японцев и направил на них массу своих самолетов с таким расчетом, чтобы атака пришлась на момент пополнения запаса горючего и боеприпасов, когда противник был всего уязвимее. Вследствие изменения курса японцев часть американских самолетов пролетела мимо. Первыми атаковали эскадрильи торпедоносцев, без истребителей, и безуспешно; из 42 самолетов вернулось только 6. Однако они оттянули на себя японских истребителей и тем расчистили путь пикировщикам, приближение которых было слишком поздно замечено японцами, не имевшими радара. В «Kaгa» и «Акаги» попало несколько бомб; на загроможденных ангарных палубах возникли огромные пожары, потушить которые не удавалось. «Kara» взлетел на воздух, «Акаги» пришлось затопить. Вскоре та же судьба постигла «Сорю», подожженный самолетами «Йорктауна». Здесь, правда, удалось сбить пламя, но корабль прикончила подводная лодка. Несколько позднее «Йорктаун» и «Хирю», вступившие в единоборство на дистанции в несколько сот километров, получили тяжелые повреждения. «Хирю» сгорел и был потоплен собственными самолетами. После этого «Йорктаун» прошел еще 20 миль, но, будучи поражен двумя торпедами, лишился хода. Подводная лодка прикончила его.

Ямамото отказался от осуществления намеченного плана. Он хотел достичь слишком многого за раз, не сосредоточил своих сил и, наоборот, допустил распыление авианосной авиации, составлявшей его мощь, и растратил драгоценную подготовку ее экипажей, заставив наносить через море удары по такому второстепенному объекту, как Мидуэй. Его 11 линкоров не могли компенсировать потерю 4 авианосцев. Американцы же, напротив, сосредоточили свои основные ударные силы против вражеских авианосцев. Сражение обошлось им в 1 авианосец, 1 эсминец, 150 самолетов и 300 человек, японцам же — в 4 авианосца, тяжелый крейсер «Микума» (был потоплен самолетами на обратном пути), 235 самолетов и 3500 человек.

Мидуэй ознаменовал собой поворот в ходе войны на Тихом океане; флот японских авианосцев уже не оправился больше от этого удара; правда, было построено еще несколько авианосцев, а ряд быстроходных торговых судов был перестроен в авианосцы, но японцам не удалось уже обеспечить достаточную подготовку личного состава для эскадрилий, заменивших погибшие. Американцы же, наоборот, своевременно начали готовить летчиков для самолетов, действующих с авианосцев, а потому всегда располагали достаточными резервами для пополнения потерь и укомплектования личного состава новых авианосцев.

Вспомогательная операция против Атту и Кыски прошла успешно, но владение этими островами принесло японцам только неудобства. Погода и видимость в районе этих островов, где холодные течения из Берингова пролива встречаются с теплыми течениями Тихого океана, были настолько неблагоприятны, что навигация как по морю, так и по воздуху оказалась чрезвычайно затруднительной. Японцам становилось все труднее доставлять на эти острова необходимые грузы в условиях все усиливающихся атак американских подводных лодок, самолетов, а позднее и легких сил, которые без единого исключения располагали радаром. 27 марта 1943 г. произошел морской бой у Командорских островов. Японское соединение в составе 2 тяжелых и 2 легких крейсеров охраняло конвой, шедший на Атту; американское соединение в составе 1 тяжелого крейсера, 1 легкого крейсера и 4 эсминцев атаковало японцев. Развернувшись без участия военно-воздушных сил, этот бой явился последним случаем применения устарелой линейной тактики во второй мировой войне; он велся на очень больших дистанциях до истощения боезапаса, причем не было потоплено ни одного корабля. Опасаясь вмешательства американских самолетов, конвой повернул обратно, не достигнув цели. 11 мая 1943 г. американцы высадили крупные силы на Атту и в ходе трехнедельных боев уничтожили гарнизон. После этого действовавшая в районе Алеутских островов боевая группа в составе 2 старых линкоров и 3 крейсеров затеяла ожесточенный, но призрачный ночной бой с отдаленными горными вершинами, указанными радаром. В то время как она пополняла запас топлива и переводила дух, японцы в густом тумане сняли с Кыски 6-тысячный гарнизон, что в навигационном отношении являлось блестящим достижением. Крупный американский десант, осуществленный 15 августа, нанес удар в пустоту. В целом эти острова стоили японцам больших потерь в корабельном и личном составе, чем американцам.