ミッドウェー作戦前に戦艦「大和」で行われた「第二段作戦図上演習」では、米軍の指揮を担当した。米機動部隊はハワイから出撃してくる可能性があったが、松田が出撃させることはなかった。戦艦「日向」はミッドウェー海戦の一環としてアリューシャン方面に進出している。作戦中、「日向」の電探は帰還途上の悪天候において艦隊の航路保持に役立ち、松田艦長は”レーダーの有効性”を周囲に訴えた。同年12月10日、聯合艦隊司令部附。12月17日、聯合艦隊司令長官山本五十六大将（32期）の旗艦である戦艦「大和」の第3代艦長に就任した。