К апрелю 1942 года военно-морская разведка США доложила Нимицу , что японское командование готовит крупную операцию в районе AF. Под этими двумя буквами могла скрываться любая американская база на Алеуах, Оаху , в Сан-Франциско или на Мидуэе.
Начальник разведслужбы на Перл-Харборе Рошфор интуитивно чувствовал, эта абревиатура принадлежи атоллу Мидуэй. Тогда он приказал направить с этой базы на Гавайи незашифрованное сообщение и нехватки питьевой воды. Японцы клюнули на удочку и через двое суток на его столе лежала перехваченная японская радиограмма о недостатке воды в районе AF. Позднее ему удалось узнать и дату нападения – 4 июня.
Честер Нимиц был горячим поклонником теории американского контр-адмирала XIX века Альфреда Мэхэна , согласно которой «владеть морем» можно было только имея большой флот линейных кораблей. Хотя сражения первой мировой войны доказали ошибочность подобных безнадежно устаревших с появлением морской авиации и подлодок взглядов, эта теория имела не мало приверженцев по обе стороны линии фронта.
Однако, перед Мидуэем адмиралу хватило мужества порвать с традиционной доктриной. Чтобы не сковывать маневренность более быстрых авианосцев, он приказал оперативной группе линкоров оставаться у Западного побережья США.
Авианосцы были единственным оружием, которое давало Нимицу шанс на победу у Мидуэя. Все имеющиеся в его распоряжении корабли он разделил на две группы. Ядро 16-го оперативного соединения адмирала Спрюнерса составили «Энтерпрайз» и «Хорнет», в 17-ое вошел чудом спасшийся «Йорктаун», на флагштоке которого развивался вымпел адмирала Флетчера. Нимиц понимал, что противника необходимо застать врасплох, так как лобовое столкновение с превосходящими силами японцев привело бы к катастрофе.
3 июня с пол десятого утра американские разведовательные самолеты засекли транспортное соединение японцев, приближавшийся к атоллу. Две атаки вспомогательных сил японского адмирала Нагумо с воздуха ничего не дали, но все внимание Нимица было приковано в поиску главных сил противника.
Японцев подвела самоуверенность. Они слишком рано «похоронили» авианосец Флечера на дне Кораллового моря. Кроме того, японское командование, традиционно пренебрегавшее разведкой, было уверено в том, что американцам ничего не было известно о готовящейся операции.
Наступил рассвет 4 июня. Японские самолеты длинной чередой взмывали в палуб четырех авианосцев группы Нагумо и брали курс к Мидуэю. В пять часов утра на американскую авиабазу упала первая бомба. Несмотря на ожесточенное сопротивление американских истребителей, они не оказали заметного влияния на исход налета, так как почти все машины защитников были сразу сбиты. Однако, хотя все постройки были разрушены, летное поле не пострадало и американцы потеряли всего несколько десятков человек. Пока японские самолеты перепахивали Мидуэй, с палуб трех американских авианосцев тяжело поднялись торпедоносцы и направились в сторону флота Нагумо. Устаревшие самолеты типа «Девастейтор» были обречены, но погибая в неравном бою с японскими «Зеро», они помогли добиться самого поразительного поворота в истории войны на Тихом океане.
Адмирал Нагумо, уверенный в окончании налета, совершил роковую ошибку. Он приказал перевооружить свои самолеты торпедами и уничтожить американскую эскадру. Когда на японских авианосцах проходила громоздкая операция по переоснащению, в небе неожиданно появились 17 бомбардировщиков с «Йорктауна» и 30 с «Энтерпрайза».
Три авианосца «Акаги», «Кага» и «Сорю» шли в строю, напоминающий вытянутый треугольник, четвертый авианосец -«Хирю» — находился дальше от них на север. Все японские истребители кружили низко над морем и еще не успели набрать высоту после последней атаки противника. Тогда американские бомбардировщики укрылись в облаках и, незамеченные, вышли на ударную позицию. Занятые уничтожением низко летящих тихоходных торпедоносцев, истребители прикрытия оставили небо вверху свободным и промоглали опасность.
Двумя группами амеркианцы неожиданно спикировали на «Сорю» и «Кагу». Мгновенно летная палуба «Каги» превратилась в бушующее море огня. Разбросанные взрывом самолеты , накренившиеся на нос или крыло, выбрасывали в воздух столбы дыма и пламени. Одна бомба попала в капитанский мостик, убив всех, кто там находился. «Сорю» получил еще более серьезные повреждения и , окутанный громадным облаком черно белого дыма, стал медленно тонуть. Вслед за этим на палубе «Акаги» раздался крик сигнальщика: «Пикирующие бомбардировщики!» Три американских самолета стремительно падали на авианосец. Два взрыва потрясли судно.
В обычных условиях нескольких попаданий бомб недостаточно, чтобы потопить такой гигантский корабль как авианосец. Но, в момент атаки палубы всех четырех японских кораблей были заполнены вооруженными и заправленными горючим самолетами, рядом лежали только что снятые с них 800-килограмовые авиабомбы. Вызванные огнем и детонацией взрывы боеприпасов и бензина, а так же вспыхивающие один за другим самолеты, стоявшие крылом к крыло на палуба, превратили «Акаги» и «Кагу» в настоящий ад.
Флагманский авианосец "Агаки", совсем недавно возглавлявший нападение на Перл-Харбор, окутанный столбами дыма и пламены, быстро терял плачучесть. Нагумо вместе со своим штабом покинул обреченное судно. Вечером остававшиеся на плаву обгоревшие остовы двух авианосцев были затоплены торпедами.
«Хирю» остался единственным боеспособным авианосцем Нагумо. Взлетевшие с него бомбардировщики без труда обнаружили «Йорктаун» и вывели его из строя. Но вечером того же дня 24 американских самолеты появились над последним авианосцем японцев. Через несколько минут бомбардировщики перешли в крутое пике и начали с воем падать на корабль . Четыре бомбы одна за другой врезались в «Хирю», который запылал от носа до кормы. Еще несколько минут, и корабль утратил свое значение как боевая единица. Американцы подорвали последний авианосец адмирала Нагумо.
Нимиц торжествовал. После полугода унизительных поражений и непрерывного отступления ему удалось отомстить за Перл-Харбор. В этом сражении Соединенные Штаты захватили инициативу в свои руки и на протяжении трех последующих мучительных лет войны ни разу не выпустили ее из рук.