72 D3A з авіаносців «Кага», «Акаґі», «Сорю» і «Хірю» взяли участь в битві біля атола Мідуей 3 червня 1942 року яка стала поворотною точкою у війні на Тихому океані. Після малорезультативного ранкового нальоту на атол, більша частина їх була разом з авіаносцями «Кага», «Акагі» і «Сорю» знищена нальотом американських пікірувальників («Донтлесс»), лише 18 "D3A", що знаходилися на борту «Хірю», зуміли піднятися в повітря для атаки ворожого флоту. Через нечисленність винищувального прикриття, 11 з них були ще на шляху до мети збиті американськими винищувачами. Але, ті що залишилися, змогли атакували відремонтований авіаносець «Йорктаун». Втративши ще три машини від вогню зенітної артилерії авіаносця, японці зуміли домогтися трьох прямих влучень 250-кг бомб. «Йорктаун» отримав важкі ушкодження, але залишився на плаву, проте вже незабаром був добитий торпедоносцями B5N з того ж «Хірю» і затонув.