如果日本人集中使用兵力，中途岛将唾手可得。
但是，山本犯了一个大错误。为了迷惑并包围美国舰队，山本把他庞大的舰队分成了五个部分：
一、潜艇先遣队，１６艘潜艇分成４个支队，被派往珍珠港西南潜伏攻击；
二、阿留申群岛牵制舰队，拥有２艘航空母舰、舰载机８２架和７艘巡洋舰，１２艘驱逐舰，向东部的阿图岛和基斯卡岛担负佯攻任务，并在岛上登陆，该舰队的一部将沿着群岛北上，攻击荷兰港；
三、中途岛攻击编队，拥有１艘航空母舰、舰载机２４架，２架水上飞机母舰、舰载机３２架，以及２艘战列舰，５艘巡洋舰，２１艘驱逐舰，另有１２艘运兵船，载运５０００名士兵；
四、南云突击舰队，拥有４艘航空母舰、舰载机２６１架，２艘战列舰，３艘巡洋舰，１１艘驱逐舰，为轰炸中途岛并寻歼美太平洋舰队的主力；
五、山本主力舰队，由山本大将亲自率领，拥有３艘战列舰，１艘轻航空母舰、舰载轰炸机８架，１艘巡洋舰，９艘驱逐舰，２艘可携带袖珍潜艇的水上飞机母舰，它将跟随在南云舰队后面，最终消灭美国舰队。 ５月２５日晚，山本五十六大将在他的６４０００吨级超级战列舰"大和"号上举行宴会，把包括南云中一海军中将和草鹿龙之介海军少将在内的几百名军官，请到这艘旗舰上赴宴。当时它就停泊在距濑户内海中的柱岛不远的海面上。山本同他们共祝出征胜利。 ５月２７日清晨６时，南云的航空母舰突击舰队徐徐开出了濑户内海，朝丰后水道驶去。其他舰只上的水兵向他们欢呼打气。
次日，阿留申群岛牵制舰队从九州北端的港口出发。在南边，满载着５０００名进攻中途岛士兵的运输舰，也从马里亚纳群岛中的塞班岛出发了。 ５月２９日晨，联合舰队的其他舰只也从濑户内海出发——打头的是由近藤信竹海军中将率领的中途岛进攻舰队，其后是以山本的旗舰"大和"号为首的主力舰队。这是日本在第二次世界大战中规模最大的一次海战，仅这一次行动要消耗的油量，就等于和平时期日本海军一年消耗的油量。
揭开"ＡＦ"之谜
与偷袭珍珠港一样，日军把成功寄托于保守秘密。但是在珍珠港，美太平洋舰队司令尼米兹却预先获悉，对方即将对莫里斯比港发动大规模入侵。
尼米兹之所以知道这一点，完全要归功于他的作战情报处。该处约有１２０名工作人员，由约瑟夫·罗奇福特中校领导。
这些情报人员日以继夜地在珍珠港海军司令部的地下室里工作。这个地下室没有窗户，门是拱形的，装着铁栅大门，由卫兵日夜守卫。日本联合舰队发出的密码电报，有９０％都被这些情报人员截收了。
有关中途岛行动的情报，可以说是日本海军送上门来的礼物。
早在５月１日，日本联合舰队就计划更换主要密码。由于定期更换密码，在日本海军的主要密码被罗奇福特的工作人员破译之前，外界根本无法掌握日本海军动向的情报。而这一次因为工作仓促，日本仍在使用旧码。日本的海军情报专家满有把握地认为，他们的密码是不会被破译的。
但是美国人这次对于日本暗中进行的中途岛之战的部署，却了解得一清二楚。
约瑟夫·罗奇福特中校已破译了日本人正在使用的ＪＮ２５密码。
在日军一系列发过太平洋的电报中，最引人注意的是"ＡＦ"两个字母，这一代号显然表示某一大军事行动。罗奇福特的破译小组发现，在一份水上飞机袭击珍珠港一事的日方电报中曾提到过"ＡＦ"。电文说，水上飞机奉命到"ＡＦ"附近的一个珊瑚小岛上加油。破译小组推断，"ＡＦ"只能是指中途岛。
为了进一步查实，中途岛上的海军司令受命用浅显的英语拍发一份作为诱铒的明码无线电报，报告该岛淡水设备发生故障。不久以后，美军截获的一份日军密电果然声称："ＡＦ"可能缺少淡水。
经这一证实，尼米兹决定给日军迎头痛击，把舰队埋伏在中途岛。尼米兹知道，尽管他的力量单薄，但他必须对付山本的挑战。
美国破译人员不仅查明了有多少日本战舰和部队驶向中途岛，而且获悉了参与这次行动的具体部队单位，各舰艇的舰长姓名甚至舰只的航线。美国人实在幸运得很，因为日军刚起程驶往中途岛，ＪＮ２５密码就被更换了。
尼米兹上将决心将计就计
尼米兹召见了第１６和第１７特混编队的指挥官弗莱彻少将和雷蒙·斯普鲁恩斯少将。
他命令他们用强大的消耗性攻势，最大限度地重创敌人；他指示他们要连续对敌舰队发动空袭，但是要遵循"盘算好了再去冒险"的原则。
他说，你们可以这样理解：在敌人的优势兵力面前，如果暴露自己的进攻力量不能给敌人造成更大的损失，那就不要暴露自己的进攻力量。
由于洞悉日本方面的计划，美国太平洋舰队决心将计就计，设置陷井。斯普鲁恩斯和弗莱彻两位将军，奉命率领航空母舰埋伏在中途岛东北３２０公里的海面上。虽然尼米兹上将本人相信日军的目标是中途岛，但也有人不相信，因此他将埋伏的位置选择在中途岛东北方，这样，如果敌舰不是开往中途岛，航空母舰编队也可以转而保卫夏威夷或美国的西海岸。
当南云中将的４艘航空母舰离开日本濑户内海的次日，斯普鲁恩斯少将率"企业"号和"大黄蜂"号航空母舰驶出了珍珠港。两天后，弗莱彻少将也乘着"约克城"号航空母舰，率领第１７特混编队的２艘巡洋舰和６艘驱逐舰，跟着出发了。"约克城"在"珊瑚海之战"中严重受损，靠了１４００名工匠超凡的努力，预计要用３个月才能修复的这艘军舰，只用３天就修好了。
山本大将的如意算盘
南云突击舰队在没有雷达帮助的情况下，在浓雾中前进。６月２日，情况更糟了。南云和草鹿站在"赤城"号航空母舰的舰桥上，焦急地注视着周围的浓雾。这浓雾虽然能把他们隐藏起来，但也给舰只近距离行驶带来危险。
敌人的舰队在什么地方？南云不知道。谁也不知道。南云的参谋班子中有人认为："即使美国人已经知道了我们的行动，并且已经出来迎击了，此刻离他们的基地也不会远，当然也不会离我们很近。"因此，突击舰队应该按原计划进攻中途岛。其他人一致表示同意。
日本联合舰队司令部选定６月７日作为进攻中途岛的Ｎ日，那时的月光将对夜间登陆极为有利。
预定在Ｎ日前两天，当南云的舰队到达中途岛西北４００公里处的时候，即发起大规模空袭。南云舰队的飞机不仅要摧毁中途岛上的美国陆军航空力量和防御工事，而且还要击沉附近的所有美国战舰。 Ｎ日前一天，一支由藤田将军率领的小型水上飞机供应部队准备在中途岛西北９６公里的库雷小岛上降落并建立基地，一方面接应登陆部队，一方面进行远程侦察，监视诱入圈套的美国军舰的来临。 ６月７日天一亮，日本海军陆战队将在栗田少将的重型巡洋舰的炮火掩护下，对中途岛的沙岛和东岛同时发起猛攻并强行登陆。在实施入侵的整个过程中，近藤中将的主要入侵舰队将控制中途岛南方和西南方。
日本联合舰队司令部指望美国人会被对中途岛和阿留申群岛的同时进攻搞得晕头转向，以至在日军登陆中途岛之前，来不及组织认真的抵抗。
山本的战列舰将守候在中途岛西北１０００公里的洋面上，而南云的舰队则埋伏在中途岛以东４８０公里处。在整个作战海域周围，布有３道日军潜艇警戒线，监视敌舰的逼近，及早发出警报。
日军突击舰队在浓雾中
守候在中途岛北面的南云，得不到任何警报，而且能见度极差，使他不能派出弹射观察机。尽管大雾和阴沉的天色有效地遮蔽了他的舰队，使可能接近的任何敌舰无法发现他们，但他自己也成了睁眼瞎。 ６月３日黎明，迷雾更浓，甚至探照灯也不能穿透周围的一片昏暗。由于有碰撞的危险，南云不得不动用一直保持沉默的无线电，向他的舰艇发布命令。
不久，９架从中途岛起飞的美国陆军－１７型"空中堡Ｂ垒"轰炸机在日军登陆舰队上方出现。但是，它们的轰炸准确性太差，炸弹都白白地丢在大海里。日军的运输舰和护航舰依然完好无损地向前行进。
清晨，一小队掠海飞行的美军鱼雷轰炸机又全力紧逼袭击，但只有一枚鱼雷奏效，击中了日军护航舰队后尾的油船。
尽管如此，山本大将还是感到忧虑不安。他原指望南云的俯冲轰炸机会在美国人尚未怀疑有入侵舰队逼近之前，就能轰炸中途岛和岛上的飞机场，现在看来行迹已经败露。
南面，南云突击舰队继续前进。６月３日上午１０时，迷雾消散，海天明朗，前方的航路波涛汹涌。日军舰队以２４节的航速破浪前进，蔚蓝色的海洋上掀起层层白浪。
灰色的钢铁战舰，编成一支巨大的环形队列。炮筒林立的战列舰"榛名"号和"雾岛"号气势巍然，不可一世。４艘大型航空母舰"赤城"号、"加贺"号，"飞龙"号和"苍龙"号，威风凛凛地航行在队列中央。