位于太平洋中部的中途岛是一个陆地面积仅4．7平方千米的圆礁，在珍珠港西北1000余海里处，是美国夏威夷群岛的西北门户和屏障。因其地处太平洋海路中途，故称其为中途岛。太平洋战争爆发后，中途岛成了美国的海军航空站最遥远的前哨阵地。1942年4月18日，东京遭美机轰炸后，日本国民惶恐不安，天皇也十分忧虑。为了挽回面子，日军大本营盯上了中途岛。山本五十六制定了“米号作战计划”，进攻中途岛，一是将这颗“眼中钉”拔掉，二是诱出美军的航空母舰，将其一举歼灭，可谓一箭双雕。
根据“米号作战计划”，将有200多艘舰船参战，其中有战列舰11艘、航空母舰八艘、巡洋舰22艘、驱逐舰65艘、潜艇21艘以及。700余架飞机。参战舰艇消耗的燃油和航行里程，都将超过和平时期日本海军全年的耗油量和航行指标。
山本把他的部队分为六支大的战术部队。主力部队由山本率领的“大和号”、“长门号”、“陆奥号”等七艘战列舰、“凤翔号”轻型航空母舰和三艘轻巡洋舰以及21艘驱逐舰、两艘水上飞机母舰组成；南云忠一海军中将率领“赤城号”、“加贺号”、“飞龙号”、“苍龙号”四艘航空母舰，261架飞机和两艘战列舰、两艘重巡洋舰、一艘轻巡洋舰以及11艘驱逐舰组成第一机动部队；中途岛进攻部队由近藤信竹海军中将率领，有两艘战列舰、一艘轻型航空母舰、两艘水上飞机母舰、八艘重巡洋舰、两艘轻巡洋舰、24艘驱逐舰以及15艘运输舰船、搭载5000人的中途岛登陆部队；北方部队担负袭击阿留申群岛的任务，由细萱戌子郎海军中将率领，有“龙骧号”、“隼鹰号”航空母舰、两艘重巡洋舰、12艘驱逐舰和六艘潜艇，先遣部队是小松辉久海军中将率领的“香取号”轻巡洋舰及15艘潜艇；岸基航空部队由冢原二四三海军中将率领的214架战斗机、鱼雷机和水上飞机组成。
山本的兵力部署，清楚地反映出“米号作战计划”是“战列舰万能论”的产物。以战列舰为主力，航空母舰作为支援保护战列舰的机动部队。这就犯了现代海战的大忌。因为现代海战中舰队实力的决定性因素已经不是战列舰，而是航空母舰了。
1942年5月27日上午八点整，南云忠一海军中将的旗舰“赤城号”航空母舰的信号桅上升起了信号旗，发出人们紧张等待的命令：“按时起航。”第一机动部队率先从驻岛锚地出发，随后，庞大的联合舰队各部队陆续起航，分别驶往作战目的地——中途岛和阿留申群岛。
然而，日本人没有料到，他们确定的进攻中途岛的作战日期和计划的绝密电报，被美军情报部门破译。
此时，美国太平洋舰队司令尼米兹的情报部门通过破译日方的无线电报，已经了解到日军正在策划一个大规模行动，但还不能肯定日本人在哪里下手。日军无线电通信中多次提到的“AF”，使负责破译工作的约瑟夫罗奇福特海军少校抓住了线索，他向尼米兹提出了一个解开日军作战目标之谜的方案。这个方案被批准后，他命令中途岛的部队用英文明码向珍珠港拍发了一份假电报，电文提到岛上的海水淡化装置发生了故障。
两天之后，一份日军电报向山本报告说：“AF”缺乏淡水。
弄清日军的进攻目标和参战兵：白后，尼米兹决心以太平洋舰队的全部兵力抵抗日军的进攻。他于5月6日亲临中途岛视察，命令大力加强岛上的防御力量。驻岛飞机立即从24架增加到115架，夏仑上校的海军陆战队第六防御营，配置了高射炮群和岸炮，沿海滩头布设了反坦克地雷。与此同时，珍珠港船厂日夜不停地大干，仅用三天时间就修复了在珊瑚海海战中受伤的“约克城号”航空母舰。在这之前，哈尔西海军中将已奉命率领“企业号”和“大黄蜂号”航空母舰从珊瑚海返回珍珠港。
到6月1日，尼米兹手中已经掌握有三艘航空母舰，八艘巡洋舰、14艘驱逐舰和约20艘潜艇的舰队。他把这少得可怜的兵力分成两支航空母舰特混舰队。雷蒙德·斯普鲁恩斯海军少将接替因患皮疹住进医院的哈尔西，率领第十六特混舰队，这支舰队有“企业号”、“大黄蜂号”航空母舰以及五艘重巡洋舰和九艘驱逐舰，第十七特混舰队由弗兰克·弗莱彻海军少将指挥，由“约克城号”航空母舰和两艘重巡洋舰、六艘驱逐舰组成。尼米兹把两支舰队的全面指挥权交给弗莱彻海军少将，命令他：“要狠狠打击敌人。”
5月30日上午，这两支特混舰队在弗莱彻率领下从珍珠港出发，驶往中途岛东北部海域待机。与此同时，在中途岛周围100至200海里的范围内，美军19艘潜艇部署了三条弧形巡逻线，从6月1日起，每天数次与飞机一起进行巡逻。
日军对美国编队的行动及美军在中途岛的战备没有察觉，仍按既定方案开始“米号”作战。
1942年6月3日晨，35架日机冒着狂风，穿过乌云，袭击了阿留申群岛的唯一港口荷兰港。次日，日机又再次轰炸了荷兰港。6月7日，日军在阿图岛、基斯卡岛登陆，尼米兹早已洞悉了日军的诡计，仅派了几艘巡洋舰前往阿留申群岛去稳住那里的日军，而把自己注意力全都集中于中途岛。
6月3日上午，一架美军PBY“卡塔林娜”式水上侦察机在中途岛以西约。700海里处发现了日军运兵船队，当即发出报告。下午，九架B—17式轰炸机从中途岛起飞，轰炸了日军船队。但没有击沉一艘日军舰船。次日晨，又有一批美机攻击了日军船队，仅炸伤了运油船“曙”丸。山本得到报告后，心情懊丧：奇袭的幻想已破产。
6月4日凌晨，南云中将的第一机动部队到达中途岛西北约300海里的地方。四艘航空母舰巨鲸般地卧伏在海面上。
天，黑乎乎的，东方微微露出一点白光，天水线隐约可见。风平浪静的气象条件，为航空母舰上起飞的飞机提供了理想的条件。
4时30分，航空母舰上的大功率照明灯突然亮了。随着可以起飞的命令，“第一攻击波”的72架轰炸机排气管喷出暗红色的火光。护航的36架歼击机的螺旋桨也疾速转动机群绕舰队一周，呼啸着向灰茫茫的东南天际飞去。
隆隆的马达，把“第二攻击波”的126架飞机也上升到甲板上。
南云向日本大本营发出电报：“美军尚未察觉我方企图，也未发现我机动部队。”
南云高兴得太早了。其实，这时美国的三艘航空母舰早已到达中途岛东北约300海里的海面上。当日军航空母舰上的“第一攻击波”刚刚起飞，美军水上飞机和雷达立即发现了目标。当日军飞机进入美军防卫圈，中途岛上的美军飞机全部起飞升空。
日军气势汹汹而来，美军亦杀气腾腾迎战。因为有了准备，起飞在空中的美军26架“野猪”式战斗机迎着“第一攻击波”冲来。战斗激烈地进行着，日本人占据了上风。“零”式飞机良好的性能打得“野猪”飞机难以还手，有好几架“野猪”中弹栽入滚滚波涛之中。日军轰炸机突破空中防线后，冒着密集的地面炮火，拼命地俯冲投弹，几枚炸弹扔在油罐上，顿时腾起冲天的大火，地面指挥部、电站也相继被炸毁。
“第一攻击波”首攻中途岛告捷的电报传到“赤城号”上，兴奋之余的南云多多少少有点失望。因为未能歼灭美军的飞机，这实在是心腹大患。他站在指挥室里用望远镜观察，空中什么也看不见，只有几只海鸟在低空掠过。他心中又有了主意。美国飞机能在空中待多久，总要落到岛上加油去吧，到那时，再杀他一个漂亮的回马枪。
7时30分，太阳把水面照得分外壮观。与凄厉的空袭警报显得很不协调。
一艘日军驱逐舰喷出缕缕黑烟，向“赤城号”传递着美机袭来的信号。
从中途岛起飞的飞机飞临日军舰队上空。从空中鸟瞰，庞大的南云舰队，正在机翼下悄悄北行。蓝色的大海，灰黑色的军舰，白色的浪花，组成了一幅壮丽的海上画卷。
南云这下看清楚了，是蓝色的美国歼击机，机翼上的五星在朝霞的映照下，一闪一闪的。十架飞机编成两队呼啸着直扑过来。
“零”式起飞迎战，航空母舰的日军高射炮也开火了。不一会，就有七架美机被击中，有一架竟然坠落在“赤城号”的甲板上。这是一架美军的中型轰炸机。南云判断，这是从中途岛上起飞的飞机，航母上这样的飞机不能起飞。于是，他马上决定，对“中途岛”实行“第二攻击波”行动。
南云准备对中途岛实施“第二攻击波”打击，将舰上原准备攻击美舰的飞机全部撤掉攻舰鱼雷而换炸弹。
但当炸弹换得差不多时，南云又犹豫了。因为南云将击沉美国航空母舰作为最大的目标，炸弹攻击军舰没有鱼雷威力大。于是，他又命令，撤掉炸弹，再换鱼雷。
日本航空母舰的舰载机做好了攻击美国舰队的准备。甲板上，一架架挂着鱼雷的攻击机处于待飞状态，只要南云海军中将一声令下，它们便马上出动。然而，南云紧锁眉头，一言不发，他派出去寻找美国航空母舰的四架侦察机至今仍无消息报来。
这时，一位参谋军官拿着电报走近南云中将。电报是空袭中途岛空中指挥官发来的，他担心因雾大，攻击中途岛的战果可能不理想。建议再派一批飞机前往轰炸，现在雾小多了，美军地面防空炮火大部被他们压制，若实施不让美国人喘息的连续打击，对扩大战果十分有利。
南云犹豫了。他思索了约三分钟，还是同意了这一建议。他哪里知道，就是这一疏忽，导致了日本中途岛海战惨败的命运。
“赤城号”、“加贺号”、“苍龙号”、“飞龙号”上立即忙碌起来。地勤人员把飞行甲板上已装好鱼雷的攻击机拖回机库，卸下鱼雷改装炸弹。弹药供应人员推着炸弹来回奔跑，穿着褐色飞行服和黄色救生衣的飞行员围着喇叭站着，听里面传出的南云中将参谋长下达的攻击中途岛方案……
当日军侦察机终于报来发现美国航空母舰的消息时，四艘日本航空母舰的飞机已全部完成了对地面目标的攻击战斗准备，飞行人员都进入机舱，待命升空了。