日军的主要目标真的是中途岛，但是中途岛仅仅是消灭美军的一种手段。对中途岛的进攻，东京推测到，将会成为一个诱饵，能够引诱美国太平洋舰队前来增援，而后趁机消灭它。
在珍珠港遭受了沉重打击后，太平洋舰队仍然是对日本在南部行动的一个威胁，正像在道利特尔以航空母舰为基地进行攻击表明的那样，在某一天，太平洋舰队能够对日本的本土 展开强大的攻击。现在，太平洋舰队必须被消灭。
根据山本五十六将军设想的战斗计划--他是一位强硬的帝国联合舰队指挥官--要求组成一支比进攻珍珠港时更强大的舰队：8艘航空母舰，11艘战列舰，20艘巡洋舰，60艘驱逐舰，15艘潜艇，还有大约30艘辅助船只和16艘运输船。空中打击力量由超过700架的战斗机组成，既有航空母舰上的战斗机，也有海岛上基地的战斗机。
为了展开这次大规模的集结，要求制定一个精密详细的计划，而这正是山本五十六的特殊爱好。在夏威夷和中途岛之间，潜艇将行驶在前面组成一道警戒线，侦察所有从珍珠港开往西方的船只的行动。接下来，一支在北方牵制的舰队，将袭击阿留申群岛上荷兰港的美军基地，然后夺取和占领吉斯卡岛和阿图岛，这是美军防御链条上最西边的岛屿。当美国人集中到阿留申群岛的时候，第一艘航空母舰上的空中打击力量将撕破中途岛的防线，这样运输船就可以运送5000名士兵登陆。最后，当太平洋舰队从珍珠港出发企图救援的时候，山本五十六的主力打击部队，潜伏在几百英里之外，就将加入已经在中途岛的舰队，集中在一起打击已经驶出港口的美国舰队。仅仅山本五十六的旗舰“大和”号--重达69100吨，是当时世界上最大的战列舰--就可以在25英里之外，通过18.1英寸口径的大炮，发射出13吨的弹药。
按照山本五十六的计划，他将出动几乎全部的日本海军和海军航空兵。舰队副司令南云中一海军中将，他曾经指挥过对珍珠港的进攻，率领第一批航空母舰上的打击力量。在他的旗舰--重达34000吨的“赤城”号航空母舰上，指挥官是柳本柳作，他是山本五十六从日本驻伦敦使馆召回的军事行动专家，是来监督这次偷袭计划的。
随着5月份逐渐过去，山本五十六很有信心地把他的舰队开出了海军基地。机会看起来非常大，美国人只有3艘航空母舰对抗他的8艘航母，巡洋舰的对比是8∶20，驱逐舰的比例是14∶60。潜水艇方面双方差别不大--19∶15。但是与山本的11艘战列舰相比，美军在这方面是零--6艘在珍珠港袭击中幸存下来的战列舰全都不能使用。在中途岛上，美国人只有100架战斗机迎击山本的大约650架战斗机，而且他们的飞行员大都没有经历过战争的考验。
但是也有很多山本没有了解到的情况。日本人对珍珠港的打击并没有他们想象的那么沉重，美军也没有遭到毁灭性的灾难。攻击者们完全忽视了海军基地的维修设施和重要的石油储备基地，那儿储藏着450万桶石油。如果这些设施和储备遭到破坏，太平洋舰队就将被迫撤回到美国西海岸。而且，没有一艘航空母舰被摧毁，很偶然的机会，它们当时全都出海巡航了。
还有另外一个很重要的因素，山本五十六太过于自信了。他的有关敌人航母的最新情报是假的。不完善的情报中心报告说，“约克城”号和“列克星敦”号航母在近期的珊瑚海战中被击沉了；实际上，尽管“约克城”号航母遭到重创，但是幸存了下来。另外两艘美国航母，“大黄蜂”号和“企业”号，根据日本情报人员的报告，正在所罗门群岛附近航行，远离了中途岛。
根据山本所了解到的情况，没有敌军的航空母舰能够对他的舰队构成威胁。因此，他认为分散他的舰队是安全的。山本的舰队被分成10个小分队，每两支舰队之间有几百英里的距离。他们甚至可以自由地攻击数量上处于劣势的敌人--特别是在他们的行动遭到预先警告的情况下。
5月26日，“大黄蜂”号和“企业”号，这两艘山本认为还处在南太平洋的航母，出现在珍珠港附近的地平线上，周围还有第十六特遣舰队的其他舰船；尼米兹将军命令它们加速返回基地，遭受重创的“约克城”号艰难地行进在第十七特遣舰队的前面，后面拖着长达10英里的浮油。“约克城”号的船长估计将需要90天的时间来修复这艘战船。尼米兹将军给了他72小时。
在西面1150英里处的中途岛，战争准备正在逐步升级。珊瑚礁的沙滩上筑起了碉堡，防空地道已经挖好，数英里长的铁丝线也已经拉好，好几吨的杀伤性地雷埋好在了沙滩上，从夏威夷岛上匆忙运来的防空炮火也已经架设好了。
中途岛上37架陈旧的战斗机得到了海军能够挤出的最大的增援：30架远程巡航轰炸机和32架航空母舰上撤下来的战斗机，其中包括“野猫”战斗机、中程鱼雷战斗机和疯狂的俯冲式轰炸机。陆军派出了4架B-26“掠夺者”轰炸机，它们装备着鱼雷，还有15架高空飞行的B-17轰炸机。
不久这些飞机就集中在跑道上了，“掠夺者”轰炸机能够把它们的侦察范围扩展到700英里之外。尽管它们的巡航将对美军航母发现敌军舰队提供至关重要的帮助，但是尼米兹将军警告中途岛上的守卫者们，他们不要指望能够从航空母舰上得到增援。中途岛要靠他们自己守卫。无论可能发生什么情况，这些航空母舰都必须隐藏起来，一直等到南云的第一波航母打击力量进入包围圈。
根据策划者的设想，这个陷阱很简单：当南云的战斗机离开航空母舰攻击中途岛的时候，美军3艘航空母舰上的战斗机就将轰炸日军的航母，给它们造成毁灭性的打击。
5月28日，南云的舰队离开东京湾向东驶去，两天后，“大黄蜂”号、“企业”号加上第十六特遣舰队的6艘巡洋舰和9艘驱逐舰，也离开珍珠港向西驶去。期间有两天时间停留在港口中，威廉姆·哈尔西（“公牛”），舰队副司令遵循医生的命令，躺在基地的医院里休息；在海上6个月的危险航行中，尼米兹将军最勇敢的指挥官的体重下降了20磅，他得了令人痛苦的皮炎玻哈尔西将军的空缺暂时由雷蒙德·斯普鲁恩斯代替，他原来指挥着巡洋舰。斯普鲁恩斯没有航空母舰的指挥经验，但是他是一个小心翼翼的技术专家，具有灵敏坚强的才智，正如后来事情所证明的那样，他拥有很好的指挥才能。
第十七特遣舰队--“约克城”号航母，两艘巡洋舰和5艘驱逐舰--在5月30日离开了海港。在“约克城”号的船桥上，站着弗兰克·杰克·弗莱彻少将，他将在战术上负责指挥这两支舰队。
6月2日，这些舰队集中在一个充满希望的地方--“幸运角”，距离中途岛东北方向325英里的地方。在途中，指挥官挑选了一批军官，向他们出示了一些非常精确的文件，这是由尼米兹将军的副官爱德华·来顿中将准备的，他预测了敌人进攻中途岛的计划，包括南云的航空母舰即将出发的方位（“从西北方向的325度方位”）和他们即将达到的地点（“大约在距离中途岛175英里的地方”）。一名惊诧不已的军官很难相信这些在珍珠港的办公桌上准备的材料。“那些我们在东京的情报人员，”他说，“应该得到我们最崇高的敬意。”
当第十六、十七特遣舰队正在等待南云的航母进入空军伏击的范围之内时，第三支美军舰队，在罗伯特·西奥博尔德少将的率领下，穿行在阿拉斯加海峡的水域。西奥博尔德想在阿留申群岛给日本人一个出其不意的打击。正如他所看到的那样，那些长时间笼罩着大雾的岛屿是不值得日军去进攻的。西奥博尔德认为自己发觉了敌人的诡计。他们在这个地方真正的目标，他揣测到，将是阿拉斯加本身。于是他把巡洋舰和驱逐舰安排到他认为最能发挥作用的地方：阿拉斯加大陆的外围。
正如一位研究美国海军史的历史学家后来指出的那样，西奥博尔德的舰队“被证明像它原来在大西洋南部具有同样的用处”。当6月3日天亮的时候，在500多英里之外，阿留申东部荷兰港的美军基地，遭到了从“龙骧”号航空母舰上起飞的12架战斗机的猛烈轰炸，这是山本五十六的北部分队两艘航母中的一艘。攻击者将基地的军营夷为平地，炸死了25名守卫士兵。
日军在阿留申群岛行动的消息，通过基地的无线电波发送了出去，被美军的监听器收到，这是给尼米兹将军的第一个警告。仅仅几个小时之后，第二个警报也传来了。上午9时，一位年轻的名叫约维尔·里德的海军少尉，驾驶着一架远程轰炸机，航行在中途岛西南方向700英里的最大航程内，发现一大群战船向这个方向驶来。里德立即通过无线电向中途岛发送了一个简要的情报--“敌军主力”--然后，在两个小时中，他不断从云层中钻进钻出，观察到尽可能多的情况。当他数到敌人的第11艘战船之后，中途岛命令他返回基地。
同时，另外一些远程轰炸机也在同一海域看到了日军战船，9架B-17“空中堡垒”飞机飞到中途岛上空准备攻击。当高空飞行的B-17轰炸机到达敌军船队的时候，已经是下午很晚的时间了，他们向船队投下了炮弹。返回基地后，他们报告说击中两艘战列舰或者说是重型巡洋舰，还有两艘运输船；实际上，他们什么也没有击中。黑夜到来之后，4架远程轰炸机携带着鱼雷，返回去再次进行攻击；他们击毁了一艘油轮。
当中途岛的电报发到珍珠港的时候，尼米兹将军了解到中途岛的守军们不知道的情况：他们的战斗机攻击的日军船队，只是驶出塞班岛的日军攻击舰队的一部分，位于中途岛的西南面。这并不是“主力”，很明显它甚至没有航空母舰。真正的捕获物，南云将军的第一轮攻击舰队还没有出现，当它出现时，它将会从西北面开过来。