布朗宁估计日本攻击飞机大约于9时左右就能完成攻击任务后返回航空母舰。在此之前南云几乎肯定不会改变航向。如果斯普鲁恩斯想在敌航空母舰完成回收飞机之时发起攻击，就必须尽快派出飞机。“我们觉得，必须在南云发动第二次攻击前先发制人，这样既可使中途岛免遭进一步损失，也可确保我们自己的安全。”
立即发起攻击的决定是他必须作出的最棘手的决定之一，因为攻击距离太远增加了自己飞机的困难，而且可以肯定，这些速度慢、飞不高、战斗航程仅175海里的TBD破坏者式机是无法返回航空母舰的。他虽然表面上不露声色，但内心深处热爱部下并为有他们而自豪的感情决不亚于感情外露的哈尔西。但在需要忍痛割爱的关头，他毫不迟疑地作出了任何一个好的指挥官都懂得的决定：冒牺牲少数的风险，以保全多数。
“大黄蜂号”的TV-8中队长约翰·C·沃尔德伦海军少校也在考虑这样一个严酷的可能性。沃尔德伦是个身材魁梧、锋芒毕露的南达科他人。前一天晚上在4号待机室里，他给在那里待命的鱼雷机驾驶员们散发了一份油印材料。他没有说什么，也无需再说什么了：
有几句话想跟大家说说。我-觉得我们已全部作好准备。我们受训时间很短，又处于最艰难的时刻。但我们确实做了力所能及的一切。我确信，在当前的处境中，我们是世上的佼佼者。但愿我们遇上个有利的战机，这是我最大的愿望。如果不顺利，或有不测，我要求大家竭尽全力去消灭敌人。如果只剩下最后一架飞机进行最后一次冲击，我要求这架飞机冲上去，击中敌人。愿上帝保佑我们大家。祝大家成功，安全返航，狠揍敌人！
沃尔德伦自豪地说他是1／8的苏族人。每当他凭灵感直觉解决了一个问题，他都把这归功于他的印第安血统。他是TV-8中队中仅有的几名海军学校毕业生之一。他花了大量时间潜心研究海军航空兵空战战术，尤其是日本海军航空兵的战术。他每天要给部下讲课，以板示和口授的形式讲日本和美国的空战战术。在待机室里，即使在没有任务的自由’讨论时间里，别人都在谈山海经或者开玩笑，“他也是坐在那里，望着天花板，琢磨着战术问题和日本人……”稍等片刻，他就让大伙安静下来，即席讲上一个多钟头。
此刻，他正向部下作最后的战前指示。他说他不相信日本人还会继续向中途岛进发。他认为：一旦日本人获悉附近有美国舰队，就会重新编组，后退一定的距离以便回收飞机。所以他要求部下“不必担心日本人的航向，只管跟着他，因为他知道往哪里飞”。
“企业号”上，指挥VF-6机的詹姆斯·S·格雷海军上尉只有10架战斗机去掩护33架俯冲轰炸机和14架鱼雷机。俯冲轰炸机飞得高，而鱼雷机却飞得低。这就产生了上下如何兼顾的问题。因此他和VT-6机的作战参谋亚瑟·V·伊利海军上尉共同商定了联络信号。格雷将努力在能同时给这两类轰炸机提供保护的高度上飞行。如果鱼雷机遭零式机的攻击，中队长尤金·E·林赛海军少校就向格雷呼叫：“杰姆下来！”这样的安排似乎合情合理，因为格雷的F4F-4机俯冲到鱼雷机高度比爬升到俯冲轰炸机的高度要容易得多。
沃尔德伦作指示时，林赛不在场，而且飞行大队长克拉伦斯·韦德·麦克拉斯基也确实认为林赛不必参加这次战斗。“企业号”从珍珠港起航时，林赛的破坏者式机向航空母舰降落失败、冲出甲板。林赛受了重伤，至今还鼻青脸肿，连飞行风镜都戴不上。但那天早上有人问他能否起飞时，他平静地答道，“我受飞行训练，为的就是上天。”
第十六特混舰队的2艘航空母舰都转向了逆风。“大黄蜂号”和“企业号”上的飞机先后于7时与7时06分开始起飞。7时20分，斯普鲁恩斯把部队分成两个编组，相互间隔几千码。这两个编组于7时20分后就各自为战了。和“企业号”编在一组的是“北安普顿号”、“文森斯号”、“彭萨科拉号”巡洋舰以及“巴尔奇号”、“本汉姆号”、“艾尔文号”、“莫纳汉号”和“费尔普斯号”驱逐舰，米彻尔的支援部队是“明尼阿波利斯号”，“新奥尔良号”、“亚特兰大号”3艘巡洋舰以及“埃利特号”、“沃登号”和“康宁安号”驱逐舰。
7时55分，“大黄蜂号”完成起飞作业，恢复了原航线，向“企业号”编队靠拢。8时15分，它刚完成靠拢，就收到“北安普顿号”的报告：“发现敌机1架，方位185°，距离30海里，机种为单引擎双浮筒式水上飞机。”雷达捕捉到这个目标，观察哨也证实发现了这架搜索机，但战斗巡逻机在空中却没能找到它。
这架飞机无疑就是我们的老相识，“利根号”的那架侦察机。它每次发报时究竟发现了什么军舰，至今仍是一个谜。由于能见度极好，它可能发现了第十六特混舰队的两个编队，甚至还可能发现了第十七特混舰队。这时，斯普鲁恩斯第一次意识到自己的舰队已被敌人发现。他十分担心出奇制胜的优势已经丧失。但他派出的攻击飞机已经上路了，现在只好按原计划实施进攻，并希望能有个好的结果。
斯普鲁恩斯所设想的是有战斗机掩护的鱼雷机和俯冲轰炸机的协同进攻。他派出了由116架飞机组成的庞大机群。除林赛率领的14架鱼雷机（VB-8）以及格雷率领的10架战斗机（VS-8）外，从“企业号”上起飞的还有由麦克拉斯基率领的VB-6和VS-6的33架SBD（VS-6的侦察机为了进攻也装上了炸弹）。“大黄蜂号”提供了34架俯冲轰炸机和携带炸弹的侦察机，还有沃尔德伦的15架鱼雷机以及塞缪尔·G·米彻尔海军少校VF-8的10架战斗机，统一由飞行大队长斯坦厄普，C，林海军中校率领。但是幸运女神毕竟还没有完全把南云抛弃。
9时17分，“赤城号”改变原定的中途岛航向，转向70°航行，逼近美特混舰队。再有工分钟时间它就可以把所有攻击飞机全部收回了。令人难以置信的是，斯普鲁恩斯对敌航向的变化还一无所知。事实上，从6时03分截获电报到美机实际发现日航空母舰部队这段时间里，尽管敌舰队几乎一直在美侦察机以及中途岛陆基轰炸机的眼皮底下，可是谁也没有向他报告过敌人的行踪。
由于缺乏通讯联系，没有协同配合，美国在中途岛付出了巨大代价。不然，美国人也不致于死伤如此惨重，而日本人最终受到的惩罚也将严厉得多。这次的问题不是令人头疼的各军种不配合的老问题，而是海军内部各自为政。“我们未能从自己的陆基部队那里得到足够的情报，这就提出了一个能否完全信赖兄弟单位的问题。”“大黄蜂号”的航空作战参谋小了·G·福斯特海军少校这番怨气十足的话是可以理解的。“企业号”舰长默里对这一状况也很有意见。他说：“没有敌情补充报告……对我军来说后果可能是灾难性的。没有敌情补充报告，6月4日、5日两天中途岛的陆基飞机没能继续进行战术侦察，也许这两条使我们未能全歼敌军，”
但这不能完全归咎于中途岛部队。例如，从7时10分开始，“舡鱼号”潜艇就秘密跟踪南云了。它在攻击敌战列舰后，浮到能进行潜望的深度。9时它发现一艘航空母舰“真方位83”，并继续接近该航空母舰。“舡鱼号”航海日志记载：“9时10分遭敌巡洋舰攻击，向巡洋舰发射鱼雷，因目标规避未中，敌舰再度进攻，投放6颗深水炸弹。”布劳克曼所攻击的并非巡洋舰，而是“岚号”驱逐舰。9时18分，他命令“舡鱼号”下潜。这时南云改变航向已足有1分钟时间了，但美特混舰队并没有收到有关这次遭遇的报告。
如果南云在10-15分钟之前就改变了航向，这时也许就根本不会与斯普鲁恩斯的飞机遭遇。即使如此，当“大黄蜂号”的俯冲轰炸机和战斗机飞抵预定空位时，南云并不在原先美国人所判断的位置。
“大黄蜂号”原计划以俯冲轰炸机和鱼雷机协同进攻，但在飞机起飞和编队的这一小时中，天空突然间浓云密布，沃尔德伦的VT-8机和林的无畏式机很快就观察不到对方了。林把飞机编成侦察队形，自己居中掌握航向和航速。这种编队飞行在当时是可以的，但并不是最佳编队方式。保持一字展开的队形就需要不断调节油门，而每调节一次油门都要浪费一些汽油——油耗是关系到生死成败的大问题。
林飞达预定截击点后，没有采取标准的“扩展正方形”战术（即沿一空心正方形的四边飞行并不断向外扩展的战术），在当天的气象条件下，采取这一战术可以使能见度达到50海里左右，他又沿原航向继续飞行了50海里，使他的机群更接近中途岛，而后又飞回了“大黄蜂号”上空。
这时油压表读数巳低得惊人。攻击飞机分散飞行、各自寻找加油点。林，VS-8的17架飞机和VB-8的3架无畏式机在“大黄蜂号”上降落时，油料尚未耗尽。
就我们所知，尽管林从未公开解释过他为什么这样做，但其中定有缘故。也许如同沃尔特·洛德所说，林估计日本人早巳抵达位于中途岛和“大黄蜂号”之间的某个地点了。不管他是怎样推断的，由于没有找到敌机动部队，他的部队大失所望，许多人都责备他。
罗伯特·R·约翰逊海军少校率领其余13架俯冲轰炸机向中途岛飞去。由于不甚了解正确的敌我识别信号，他就把炸弹朝海里扔，想以此表示是自己人。但岛上的高射炮兵神经过敏，没有看出这个友好姿态，所以他的机群一度被迫躲避高炮的火力。
特罗伊·吉洛利海军少尉在几海里外的海面上迫降。7个半小时后，一架PBY机把他和他的机枪手救起，两人都没有吃多少苦头。有一架轰炸机在离中途岛不到10海里处迫降，还有一架在礁湖里迫降。
“大黄蜂号”的俯冲轰炸机因未找到目标，所以投参加这次攻击，”后来斯普鲁恩斯在给尼米兹的报告中说，“如果有他们参加，就可以攻击第四艘日本航空母舰，‘约克城号’后来也会免遭那艘敌航空母舰的攻帝。”斯普鲁恩斯不是那种侈淡“本来也许会如何如何”这类空话的人，所以他在报告中这样写就足以说明，这次贻误战机使他多么耿耿于怀。
“大黄蜂号”的作战报告中有一段文字，令人痛心地暗示出这种混乱局面本来是能够避免的：“这批飞机起飞后大约一小时，敌航向改变，开始后撤。我们仍保持无线电静默，没把情况及时通报各机。”言外之意，第十六特混舰队，（或者至少“大黄蜂号”）
知道日本舰队已改变航向。但仅仅为了不触犯无线电静默这个天条，就不把这一情况通知攻击机群，以致危及整个战斗。正如读者所知，美国舰队的一部分早已被一架日本侦察机发现，美机群起飞后，消灭敌人本应成为头等大事，所以不通报情况的行为是不可饶恕的。
几乎可以肯定，上述引文是塞缪尔·埃利奥特·莫里森在中途岛战况报告中提到的话。他还说：“……”撰写这份报告的军官告诉我，他并不想给人以那种印象，”这个军官想给人以什么样的印象，弄清这个问题倒是非常有趣的。
“大黄蜂号”的战斗机比轰炸机更倒霉。它们全部因油料牦尽而在海上迫降。米切尔、他的作战参谋以及理查德·格雷海军中尉认落点较靠近，得以共用两只救生筏以及一份应急口粮。经过4天又20个小时，他们才被一架PBY机救起，这时他们已是饥饿难忍、浑身水泡、还被一条鲨鱼吓得要命。
沃尔德伦的情况和林不同。他率领鱼雷机按既定航线飞行，所处的位置恰到好处。他对敌人凭直觉的了解已达到令人惊异的程度。在最恰当的时机，他转弯朝西北偏西方向呈小弧度飞去。“我们向日舰队直扑过去，沃尔德伦似乎有一根绳子拴在敌舰队上一样，”乔治·H·盖伊海军上尉回忆当时情景说。
VT-8的成员是美国成年男子的典型，很有代表性。民意测验者们最喜欢这种代表性。有一位曾经是俄勒冈州谢里登一所学院的田径明星，一位在纽约州一家保险公司里供过职，一位当过堪萨斯城肉类加工厂的工人，一位是哈佛大学法律系的学生：一位是洛杉矶某木材商的儿子；一位是由海军士兵中直接选送安纳波利斯海军学院任职的，还有几位是安纳波利斯海军学院的正式毕业生。
盖伊去彭萨科拉海军飞行学校受训之前是农业机械学院的学生。那天上午从“大黄蜂号”起飞，是他有生以来第一次用飞机运载鱼雷，更不用说还是从军舰上起飞的。而且他“从来也没看见别人这样干过”。中队里其他少尉也没有见过。和战友们一起升空后，这位25岁的年轻人头脑里就没有产生过任何疑虑。沃尔德伦训练他们，给他们讲课，让他们作难度高、危险度大的演练。盖伊和中队里的伙伴们对他充分信任、无限尊敬。盖伊于此后不久对前来采访的人说：“我们几乎一看队长沃尔德伦的后脑勺，就能知道他脑子里在想什么，因为他曾不厌其烦地告诉我们，在什么情况下应该做什么。”
9时18分，“筑摩号”发现这批鱼雷机，也正是在这时，友永的最后一架飞机在甲板上降落；而且也是在这一瞬间，“舡鱼号”为规避“岚号”的深水炸弹而迅速下潜。“筑摩号”筑起两道烟幕屏障，并对空射击。一艘驱逐舰在“利根号”左舷也施放了一道烟幕。接着，“赤城号”也发现了来犯敌机，并开始规避。在源田看来，敌机像是“在远处湖面上飞翔的一群水鸟”。
“他们终于来了！”源田自言自语道。自从上次陆基飞机进攻以来，在整个作决定和回收飞机的过程中，日本飞行员心里一直在嘀咕：敌舰载机怎么还迟迟不来呢。不过源田不明白敌机为什么飞得那么低，他心想：他们的接敌方式真怪呀！
盖伊盼着快下进攻命令，而沃尔德伦正抓紧这宝贵的几秒钟把敌舰队的位置和编成电告斯普鲁恩斯。可惜由于距离太远，加上飞机飞得太低，这份报告斯普鲁恩斯没有收到，其他人也没收到。显然，沃尔德伦原想攻击“赤城号”，但因遭零式机猛烈火力的攻击，就转向下方洋面上3艘航空母舰中居中的那艘。据盖伊估计，向他们进攻的零式机大约有35架，各舰的高炮也一齐对空射击。尽管日方声称有美机被击落，盖伊却肯定一架轰炸机也没被高炮击坏。他的飞机是唯一接近目标，进入敌高炮射击范围内的飞机。其余大部分轰炸机都很不幸，还没来得及投下鱼雷就被密集的零式机击落了。
有一架鱼雷机扑向“赤城号”，似乎想带雷去撞舰桥。草鹿回忆说：“当时我觉得这下完蛋了。但它没撞着舰桥，而是一头栽进了海里。”草鹿为这个“英勇作战”的飞行员进行了简短的祈祷。