Утром 27 мая 1942 года основное ударное соединение сосредоточилось в западной части внутреннего Японского моря у острова Хасира, который находится к югу от Хиросимы. На якорях стояли: линкор Yamato, флагманский корабль главнокомандующего Ямамото; линкоры Nagato, Mutsu, Ise, Hyuga, Fuso и Ymashiro; два легких крейсера; 21 эскадренный миноносец; авианосец Hosho; два транспорта, имевшие на борту по шесть карликовых подводных лодок и два торпедных катера.
Севернее находилось ударное авианосное соединение вице-адмирала Нагу-мо, состоящее из авианосцев Akagi, Kaga, Hiryu, Soryu и 17 кораблей охранения.
Западнее располагалась стоянка тяжелых крейсеров Atago, Takao, Myoko и Haguro, линейных крейсеров Haruna и Kirishima, легкого крейсера, восьми эскадренных миноносцев и легкого авианосца Zuiho.
В 08.00 на мачте авианосца Akagi взвился сигнал «Выход согласно плану». Подняв якоря, корабли, выстраиваясь на ходу в кильватерную колонну, двинулись к намеченной цели.
К полудню корабли вышли в открытый океан. Эскадренные миноносцы рассредоточились и начали проводить противолодочное патрулирование, а основные силы перестроились в походный порядок и взяли курс на юго-восток, приближаясь к цели со скоростью 18 узлов. Линейные корабли образовали две параллельные кильватерные колонны: справа шли Yamato, Nagato и Mutsu, слева — Ise, Hyuga, Fuso и Yamashiro. Между колоннами располагался авианосец Hosho, самолеты которого вели разведку района прохождения кораблей. Легкий крейсер и 20 эскадренных миноносцев находились в круговом охранении на расстоянии 1500 м от линейных кораблей. Два легких крейсера двигались позади, на флангах колонн, в 10 000 м друг от друга. Они должны были отражать атаки подводных лодок противника, которые могли преследовать соединение.
Тяжелые авианосцы также шли двумя колоннами: Akagi и Kaga — справа, Hiryu и Soryu — слева. Впереди авианосцев, справа и слева в ближнем охранении, находились два тяжелых крейсера, строй замыкали линейные крейсера Haruna и Kirishima. Легкий крейсер и 12 эскадренных миноносцев осуществляли дальнее круговое охранение.
По оценкам японской разведки, в районе атолла Мидуэй находилось примерно 24 патрульные летающие лодки, 12 бомбардировщиков армейской авиации и 20 истребителей. Вблизи атолла Мидуэй патрулировали дозорные корабли и несколько подводных лодок. Кроме того, атолл Мидуэй оборонялся отрядом морских пехотинцев численностью 750 человек. На атолле были мощная зенитная артиллерия и большое количество орудий береговой обороны. Предполагалось также, что при получении известий о намерениях японцев военно-воздушные силы, базирующиеся на атолле, удвоятся за счет авиации с Гавайских островов. Разведка установила, что летающие лодки противника днем и ночью ведут патрулирование по дуге западнее атолла Мидуэй на расстоянии 600 миль от берега.
Основные силы американского флота должны были находиться в районе Гавайских островов. Предполагалось, что они состоят из двух-трех тяжелых авианосцев, двух-трех эскортных авианосцев, четырех-пяти тяжелых крейсеров, трех-четырех легких крейсеров, около 30 эскадренных миноносцев и 25 подводных лодок. Базовая американская авиация на Гаваях состояла из 60 разведывательных летающих лодок, 100 бомбардировщиков и 200 истребителей.
В районе Алеутских островов военно-морских и военно-воздушных сил противника разведка не обнаружила.
Подготовка к первому боевому вылету на авианосце Akagi началась поздно ночью 3 июня, когда авианосное соединение подошло к Мидуэю с северо-запада на расстояние 240 миль. 4 июня в 02.45 утра на Akagi поступил приказ: «Экипажам самолетов, назначенным в атаку, приготовиться!» Самолеты были подняты на палубу, механики начали прогрев двигателей. Летчики приступили к предполетному инструктажу. В 04.30, за 40 минут до восхода солнца, они заняли свои места в кабинах и начали взлет.
А6М2 Model 21(А1-156) на палубе авианосца Akagi перед рейдом на Пёрл-Харбор
С палубы Akagi первыми поднялись девять истребителей А6М. За ними последовали 18 пикирующих бомбардировщиков D3A, каждый из которых нес по 250-кг бомбе.
Одновременно с ними в воздух поднимались и самолеты с других авианосцев соединения. Примерно за 15 минут с четырех кораблей взлетело 108 самолетов.
Адмирал Нагумо считал, что американские авианосцы находятся далеко, но, тем не менее, решил держать наготове ударную авиагруппу, чтобы немедленно атаковать противника в случае его появления. Истребители должны были отразить возможную атаку базовой авиации с атолла Мидуэй. Для этого на Akagi стали готовить к вылету оставшиеся на борту самолеты. Их подняли на палубу и откатили на предназначенные для них места. На носовом самоле-топодъемнике доставили девять А6М, а на среднем и кормовом — 18 бомбардировщиков-торпедоносцев B5N. Матросы технического дивизиона авиационной боевой части доставляли торпеды из погребов для боезапаса и подвешивали их на самолеты. В 05.00 подготовку завершили.
Прикрытие кораблей с воздуха осуществляли девять истребителей Zero с авианосца Када, и еще девять машин этого типа были подготовлены к взлету на Akagi.
В 05.20 истребители Akagi подняли в воздух по тревоге: над кораблями соединения появилась американская летающая лодка. Перехватить или сбить лодку зенитным огнем японцам не удалось. Судя по материалам радиоперехвата, ее экипаж передал координаты японских кораблей самолетам ударной группы с Мидуэя.
В течение последующего часа японцы фиксировали появление еще нескольких американских разведывательных самолетов, которые постоянно контролировали передвижение кораблей Нагумо.
Тем временем первая атакующая волна, закончив сбор и набрав высоту 4000 м, приближалась к цели. В 150 милях от Мидуэя самолеты были обнаружены никем не замеченной летающей лодкой противника Catalina. В 30 милях от атолла летающая лодка поднялась над строем японских самолетов и сбросила осветительную бомбу, послужившую сигналом для 26 американских истребителей, которые барражировали в воздухе на высоте 5500 м. Увидев условный сигнал, американцы бросились в атаку, однако им не удалось прорваться к ударным самолетам. Первым делом пикирующие бомбардировщики устремились к аэродрому на острове Истерн-Айленд, но самолеты противника, пилоты которых были извещены о налете, уже находились в воздухе, и бомбы были сброшены японцами на пустые ангары и ВПП. Особого вреда аэродрому эта атака не нанесла.
Ведущий ударной группы капитан-лейтенант Томонага передал по радио на Akagi: «Необходима вторая атака. Время — 07.00». Он думал, что к этому часу американские самолеты обязательно вернутся на аэродром для дозаправки. Японцам удалось положить несколько бомб в ВПП, вывести из строя топливопровод, уничтожить один ангар для гидросамолетов и один топливный склад. Береговые укрепления, созданные американцами для отражения высадки морского десанта, пострадали незначительно.
Потери японцев в этом вылете были минимальными: четыре бомбардировщика и два истребителя. Американцы же заявили, что им удалось сбить 53 самолета.
В 07.05 японские авианосцы подверглись первой атаке со стороны береговой авиации американцев. Четыре торпедоносца В-26 Marauder попытались приблизиться к ордеру кораблей на дистанцию сброса торпед. Три американских самолета были сбиты истребителями, а один отказался от атаки и повернул назад.
Еще шесть торпедоносцев TBF Avenger зашли на боевой курс с другой стороны. Три машины были сбиты, но оставшиеся, несмотря на сильный зенитный огонь, все же сбросили торпеды. Однако Akagi все же увернулся от них, совершив резкий противоторпедный маневр.
В это время на борт флагманского Akagi передали важное сообщение о том, что самолет-разведчик обнаружил группу неизвестных кораблей: «Вижу десять кораблей, очевидно, противника. Пеленг 10°, дистанция 240 миль от атолла Мидуэй. Курс 150°, скорость свыше 20 узлов. Время 07.28». Вражеские корабли находились на расстоянии около 200 миль от эскадры Нагумо. Как раз в этот момент ударные самолеты, стоявшие на палубах японских авианосцев, начали перевооружать с торпед, которые предназначались для удара по кораблям, на бомбы — для повторной атаки атолла Мидуэй. Точных сведений об обнаруженном противнике не было, но Нагумо распорядился прекратить перевооружение самолетов.
Примерно через 45 минут над соединением появились бомбардировщики В-17 и с высоты около 6000 метров начали бомбить авианосцы Hiryu и Soryu. Эффективность этого бомбометания была нулевой. Тяжелые бомбардировщики американцев вылетели с Мидуэя ранним утром и направились в сторону десантных сил. Однако, заметив авианосцы, летчики решили отбомбиться по более приоритетной цели. Потерь среди них не было.
Вслед за бомбардировщиками со стороны Мидуэя появилась группа из 11 пикирующих бомбардировщиков SB2U Vindicator. Они были немедленно атакованы истребителями. Прорвавшимся сквозь их заслон американским самолетам удалось сбросить несколько бомб на Hiryu и линкор Нагипа, но попаданий в корабли отмечено не было.
