空戰的結果，美軍戰鬥機17架被擊落，7架被擊傷，日軍零式戰鬥機沒有損失。
沒有了美機攔截，日本攻擊機群直撲中途島，肆意轟炸了20分鐘，被美軍防空火炮擊落了三分之一。
領隊的永友大尉在襲擊結束後巡視，發現島上的飛機跑道未被徹底摧毀，便給南雲發電：“突擊機群返航，有必要再次襲擊。
” 就在南雲艦隊向中途島發起第一波攻擊時，美軍也在積極準備對南雲艦隊發動反擊。
清晨5時25分，一架美軍偵察機在搜索時鑽出雲層，當飛行員發現一大批灰色戰艦時，着實吓了一跳，趕緊向弗萊徹報告。
弗萊徹立即組織攻擊。
7時06分，由美軍戰鬥機、魚雷機、俯沖轟炸機組成的117架戰機，從斯普魯恩斯少将率領的第16特混編隊“大黃蜂”号及“企業”号升空，奔向200海裡外的南雲艦隊。
8時40分，15海裡以外的弗萊徹少将率領的第17特混編隊“約克城”号上起飛了35架戰機，投入進攻。
7時10分，首批到達南雲艦隊上空的是從中途島起飛的10架美軍魚雷轟炸機。
美軍飛機排成單行，撲向日航空母艦。
日軍20架零式戰鬥機迎戰。
在日軍戰鬥機截殺和日艦的猛烈炮火下，美機很快被擊落7架，美機所發射的魚雷全都錯過目标。
美機對南雲艦隊的首次空襲，使南雲中将相信中途島的防禦力量還很強，于是決定接受永友大尉的報告，把原來準備用于對付美艦的飛機改為對中途島進行第二次轟炸。
此時，他仍然沒有發現美軍艦隊。
模棱兩可的報告
為了空襲中途島，南雲下令“赤城”号和“加賀”号兩航母艦把飛行甲闆上已經裝好魚雷的飛機送下機庫，卸下魚雷，換裝對地攻擊的高爆炸彈。這個命令是7時15分下達的，當機械兵把這些飛機從甲闆上往下降時，航空母艦上氣氛緊張而混亂。
7時30分，南雲接到“利根”号那架推遲半小時起飛的偵察機發來的電報：距中途島約200海裡處發