16-е оперативное соединение, состоящее из авианосца «Хорнет», крейсеров «Пенсакола» (флагманский корабль контр-адмирала Кинкейда), «Нортхэмптон», «Винченнес», «Минеаполис», «Нью-Орлеан», «Атланта», эсминцев кэптена Эрли «Филпс», «Бэлч», «Бэнхэм», «Уордэн», «Эйлвин», «Монагхэн», «Эллет», «Мэюри» и «Коньюнгхэм», получив задание занять позицию северо-восточнее острова Мидуэй, 28 марта 1942 года выдвинулось из Перл-Харбора к месту дислокации, а двумя днями позже в тот же район вышло 17-е оперативное соединение адмирала Брауна. Там оба соединения должны были действовать под командованием Холси.
Японские силы направлялись к своей цели тремя группами: главные силы - с запада, десантные силы - с юго-запада, а подвижные силы, в состав которых входили авианосцы, - с северо-запада. Гораздо севернее, где-то между Гавайскими и Алеутскими островами (где точно из соображений секретности не знал никто, даже сам Ямомото) болталось японо-германо-советское соединение Такаги. К северо-востоку от острова Мидуэй противника ожидала эскадра адмирала Холси. Также ожидали противника и готовились к бою с ним самолеты и силы наземной обороны на острове. Именно авиаторы берегового базирования и сумели обнаружить японцев еще на дальних подступах к атоллу.
Около 9 часов утра 3 апреля 1942 года морской патрульный самолет, производивший дальний поиск в западном направлении, заметил в 500 милях к юго-западу от Мидуэя многочисленные транспорты и корабли их эскорта. Это были десантные силы японцев, с которыми шли две плавучие базы гидросамолетов
Вскоре после этого, в 700 милях к западу от острова были обнаружены главные силы, в состав которых входило много линейных кораблей и крейсеров. В числе этих сил не был обнаружен ни один авианосец. Хотя малый авианосец «Дзуйхо» первоначально находился с главными силами, к этому моменту он уже отделился от них для участия в операции на Алеутских островах. Обнаружить подвижные силы Нагумо американцам помешала испортившаяся погода.
Добраться до японских транспортов - а в случае их уничтожения США могли себе позволить не вступать в рискованный бой с превосходящими силами врага, - на таком большом расстоянии не могли никакие американские самолеты, кроме В-17. Вскоре после полудня эскадрилья этих тяжелых бомбардировщиков под командованием подполковника Суини, получившая задание нанести первый удар, поднялась в воздух. В 16:23, после продолжительного перелета над океаном, они обнаружили японские транспорты и атаковали их с горизонтального полета. Когда самолеты подходили тремя эшелонами на высоте 8000, 10000 и 12000 футов и сбрасывали бомбы, ни один японский самолет не оказал им сопротивления. Несмотря на это, а, быть может, благодаря мощному зенитному огню (хотя вряд ли) ни одна американская бомба в цель не попала. Экипажи бомбардировщиков, впрочем, были уверены в поражении нескольких целей, о чем бодро и отрапортовали.
В четверть десятого ночи все того же 3 апреля четыре морских гидросамолета «Каталина» вылетели на проведение ночной торпедной атаки против транспортов. Все четыре самолета благополучно достигли заданной точки, где, вскоре после полуночи, увидели на экранах своих радиолокационных установок метки кораблей.
Когда огромные неуклюжие гидросамолеты атаковали против луны, ночную тьму раскололи трассирующие пули и разрывы снарядов. Пустив торпеды по едва различимым, размытым силуэтам кораблей они на полной скорости прошли над кораблями конвоя, ведя по ним огонь и скрылись, не понеся потерь. Экипажи зафиксировали взрывы двух торпед, но какой урон понес противник им так и осталось неизвестным.
На самом деле они повредили один транспорт и один из эсминцев охранения. Еще две торпеды прошли мимо.
Японцы тоже не поняли, сколько именно самолетов их атаковало и еще некоторое время после ретирады «Каталин» палили в темноту.
В ту ночь на и острове, и на флагманских кораблях оперативных соединений, и в Перл-Харборе ощущалось значительное беспокойство, потому что японские авианосцы все еще не были обнаружены. Они могли находиться в районе плохой видимости на северо-западе и готовиться к проведению на рассвете атаки против Мидуэя. Едва забрезжил рассвет, как гидросамолеты «Каталина» вылетели на поиск в этом направлении.
Собственно, опасения американцев были совершенно обоснованными - уже без четверти шесть утра один из самолетов-разведчиков доложил: «Много самолетов направляется к острову Мидуэй, пеленг 320 градусов, дистанция 150 миль». Вскоре после этого радиолокационная установка на Мидуэе обнаружила их на расстоянии 93 миль. Командование немедленно подняло летчиков 221-й истребительной эскадрильи корпуса морской пехоты на перехват. Двадцать четыре «Буффало» и «Вайлдкэта» встретили воздушную армаду японцев из семидесяти одного Аичи D3A, сопровождаемых двадцатью четырьмя Накадзима A6M2-N. (14)
Американские летчики в этой схватке продемонстрировали высочайшие мужество и выучку - уже будучи сами атакованы имеющими численное преимущество японскими истребителями, они решительно набросились на вражеские бомбардировщики, навязали им ожесточенный бой и сбили двадцать три «Вэла» и восемь «Зеро». На свой аэродром, после этой отчаянной сшибки, возвратилось всего десять машин морпехов.
Несмотря на героическое сопротивление 221-й истребительной эскадрильи, оставшиеся сорок восемь японских бомбардировщика продолжали свой путь и сбросили бомбы на Мидуэй. Различным объектам были причинены серьезные повреждения, хотя японцы избегали сбрасывать бомбы на взлетно-посадочные дорожки, которые хотели сохранить для себя. В то время, как японские бомбы падали на атолл, «Каталина», ранее сообщившая о приближающемся налете, смогла обнаружить и вышедшие из района шторма авианосцы «Кидо бутай». Теперь Холси было известно местонахождение всех отрядов противника.
Ямамото и Нагумо еще не знали, что авианосцы ТОФ США тоже находятся в районе боевых действий, и считали, что им придется иметь дело только с авиацией, базирующейся на острове. Американцы, в свою очередь, приложили все силы для того, чтобы они считали так и дальше.
Сразу по обнаружении японских подвижных сил, четыре армейских самолета В-26 «Мародер», вооруженных торпедами, и шесть морских торпедоносцев TBF «Авенджер» из состава 8-й торпедоносной эскадрильи вылетели, без истребителей прикрытия, с Мидуэя, чтобы сделать попытку прорваться через сильное воздушное охранение вокруг японских авианосцев. Холси, безусловно, мог бы выделить им эскорт из палубных истребителей, но предпочел до поры не выдавать своего присутствия. Как результат, на свои аэродромы вернулось только два армейца и один торпедоносец. Повреждений японскими кораблями получено не было.