В хода на сраженията при атола Мидуей „Микума“ влиза в състава на групата на близкото прикритие. Вечерта на 5 юни 1942 г. при отклоняване от подводна атака, в „Микума“ се врязва в „Могами“. „Микума“ не получава сериозни повреди при това стълкновение и е оставен за прикритие на „Могами“. На 6 юни крайцерите са подложени на атаки на базовата авиация на САЩ от Мидуей, но не получават попадения, обаче свален бомбардировач „Виндикейтър“ се врязва в кула на главния калибър на „Микума“. На 7 юни 1942 г. крайцерите са атакувани от американски палубни самолети на самолетоносачите „USS Enterprise (CV-6)“ и „USS Hornet (CV-8)“. В „Микума“ попадат не по-малко от 5 авиобомби, разрушавайки една от кулите на главния калибър и изваждат от строй две машинни отделения, вследствие на което „Микума“ губи ход. На кораба започва пожар. Когато пламъка се разпространява по крайцера, детонират торпеда, причинявайки непоправими разрушения. Екипажа оставя кораба, към вечерта на 7 юни 1942 г. „Микума“ потъва. Загубите са над 650 души, включая командира на кораба.