1942年5月29日，日軍發動中途岛海战，當時鳳翔號仍作為反潛掩護用的航艦跟隨於戰艦艦隊，當時鳳翔號編制機型有9架九六艦戰（2架备用）、6架九六艦攻（2架备用）。为戰艦舰队提供聊勝於無的空中掩護，在會戰中受創的日軍航空母艦空拍圖均為鳳翔號上的艦載機拍攝。在一航战遭擊沉後，九六艦攻利用其良好的低速操控性，多次為落水者空投醫療物資。當艦隊撤退時，鳳翔號艦載機在6月3日还為迷航的川內號輕巡洋艦提供導航，戰艦艦隊回港後，搭乘大和號赴前線的联合舰队参谋长宇垣缠在紀錄中也称「鳳翔號以少量的艦載機在惡劣天候下仍克盡其職，值得讚許」。（鳳翔は少数飛行機を以て悪天候と闘ひ克く其任務を達成せり共に賞賛すべきなり）