Na Batalha de Midway, em junho de 1942, o Mogami escapou por pouco da destruição ao ser atacado por aviões norte-americanos quando se dirigia à ilha para bombardear as posições americanas nela, sob as ordens do Almirante Yamamoto. Após uma colisão com seu irmão gêmeo Mikuma na madrugada de 6 de junho, que causou grande avaria ao Mikuma, os dois navios foram atacados pela manhã por esquadrilhas baseadas em Midway e nos porta-aviões USS Enterprise e USS Hornet, com o Mikuma sendo afundado e o Mogami conseguindo escapar da área de combate para a Ilha de Wake, apesar de sofrer seis impactos e perder 81 homens de sua tripulação.