几乎是这架日军侦察机返回航母的同一时刻，美军从中途岛起飞的侦察机也返回了基地。不同的是，美军侦察机不仅发现了山本和南云的舰队，而且截听到了日军指挥官下达的作战命令。
日军没有侦察到中途岛外围有美军舰队活动，山本就可以从容不迫地攻击中途岛了。未等太阳爬上中途岛的椰林，南云的第一波轰炸就开始了。但是早有准备的中途岛美军立即出动战斗机拦截日军轰炸机，同时出动10架B-17轰炸机，绕开正在轰炸中途岛的日军飞机，直接奔袭日军航空母舰。大吃一惊的日军航母的护航飞机紧急升空拦截，将其中的7架美军轰炸机击落。
中途岛的反击力量不仅迅速有效，而且有章可循，明显是有备而来，这让南云中将感到意外。在他的作战方案中，中途岛的抵抗应该是有限的，真正的恶战是歼灭前来救援的美军舰队。不想恶仗还没有开始，日军就被中途岛的守军纠缠，南云难免窝火。与此同时，执行第一波攻击任务的飞行员兴高采烈地报告说，第一波攻击任务顺利完成，准备返回航母加油和补充弹药后，进行第二波攻击。
根据作战预案，南云预留了一部分飞机，准备对付前来救援的美军舰队。现在，侦察飞机没有发现美军舰队在日本舰队周围活动，而中途岛又需要加大第二波的攻击力度，南云没有多想，就命令预留的战机起飞，协助执行第二波轰炸。南云中将这个一时冲动的命令留下了灭亡的隐患——原本装载鱼雷准备对付美军舰队的飞机，不得不卸下鱼雷，换装适合轰炸任务的炸弹。
