В хода на сраженията при атола Мидуей „Могами“ влиза в състава на групата на близкото прикритие. Вечерта на 5 юни 1942 г. при отклоняване от подводна атака, „Могами“ се врязва в „Микума“ и получава тежки повреди на носовата част. След нейното отделяне и херметизацията на преградите крайцерът на малък ход поема към остров Уейк в съпровождение на „Микума“. на 6 юни крайцерите са подложени на атаки на базовата авиация на САЩ от Мидуей, но не получават повреди. На 7 юни 1942 г. крайцерите са атакувани от американски палубни самолети на самолетоносачите „USS Enterprise (CV-6)“ и „USS Hornet (CV-8)“. На „Могами“ падат 5 авиобомби, причинили сериозни повреди и предизвикали пожар, който обаче успяват да потушат. В хода на сраженията екипажа на крайцера губи 90 души убити и 101 ранени.