Hai lực lượng đối địch đã liên tiếp tung ra các đợt không kích nhắm vào nhau, trong một trận chiến được xem là có tính quyết định trong lịch sử. Cho dù các lực lượng đối địch còn tiếp xúc với nhau cho đến tận ngày 7 tháng 6, chỉ đến cuối ngày 4 tháng 6, sự kết cuộc của trận chiến đã được xác định. Trận Midway mở màn sáng ngày 4 tháng 6 năm 1942, khi bốn chiếc tàu sân bay Nhật, vốn không biết đến sự hiện diện của lực lượng hải quân Mỹ, đã tung ra các cuộc không kích nhắm vào đảo Midway. Chỉ ba giờ sau khi quả bom đầu tiên nổ trên đảo Midway, các máy bay từ các tàu sân bay Mỹ đã tấn công. Chiếc "Yorktown" và tàu khu trục là những tàu chiến Mỹ duy nhất bị đánh chìm, nhưng các lực lượng đặc nhiệm 16 và 17 đã bị mất tổng cộng 113 máy bay trong trận chiến, trong đó 61 chiếc bị mất trong chiến đấu. Thiệt hại của phía Nhật Bản lớn hơn rất nhiều: bốn tàu sân bay, một tàu tuần dương và 272 máy bay. Máy bay của chiếc "Enterprise" đã đánh chìm các tàu sân bay "Kaga" và "Akagi", trong khi các phi đội ném bom hỗn hợp từ "Enterprise" và "Yorktown" đã phá hủy chiếc "Hiryu" (máy bay từ chiếc "Yorktown" cũng đã đánh chìm được chiếc "Soryu"). "Enterprise" trải qua trận chiến mà không bị thiệt hại và quay về đến Trân Châu Cảng ngày 13 tháng 6 năm 1942.