Ремонтні підрозділи змогли повернути «Йорктаун» у стрій всього за 4 дні до битви за Мідвей, яка відбулась 4 червня 1942 року. Під час битви авіагрупа «Йорктауна» потопила авіаносець «Сорю» та організувала пошук вцілілого японського авіаносця «Хірю». Але через декілька годин авіаносець атакували 18 японських бомбардувальників D3A1 «Вел» з «Хірю», які, прорвавшись скрізь завісу зенітного вогню та прикриття винищувачів, вразили «Йорктаун» трьома бомбами. Перша вибухнула на політній палубі та знищила підготовлений до старту винищувач. Друга влучила в димову трубу та вибухнула всередині корпусу, поблизу сховищ палива та погребів боєзапасу. Лише завдяки системі вуглекислотного пожежогасіння, яка спрацювала ефективно, та затопленню погребів, вдалось уникнути детонації. Пожежі вдалось локалізувати, і незабаром «Йорктаун» розвинув 20-вузловий хід і навіть відновив заправку винищувачів пальним.