ミッドウェー海戦 戦闘の経過
十三試艦爆の発進準備が終わり、友永隊を護衛していた加賀所属零戦1機（山本旭一飛曹）が着艦しようとした時、アメリカ軍急降下爆撃隊24機は飛龍の上空に到達した。エンタープライズの艦爆隊指揮官ギャラハー大尉は、ヨークタウン隊に戦艦を狙うよう命令すると、飛龍の飛行甲板の日の丸マークを目標に突入した。
午後2時 (17:30)、直衛の零戦6機の迎撃と飛龍の操艦によってエンタープライズ隊6機の攻撃は失敗した。続いてヨークタウンの爆撃隊、エンタープライズ隊3機が太陽を背にするようにして攻撃した。護衛の利根と筑摩が対空砲火で迎撃したが阻止できず、飛龍に爆弾4発が命中した。長良からは、飛龍のエレベーターが飛龍の艦橋の前に突き刺さっているのが目撃されている。またヨークタウン隊の2機は付近を航行していた戦艦榛名を爆撃したが、至近弾に終わった。ヨークタウン隊に遅れて戦場に到着したホーネットの艦爆隊15機は利根と筑摩を攻撃したが、全て回避されている。
この他にも飛龍と筑摩は午後2時30分 (17:30)、午後3時15分 (18:15) にハワイから飛来したB-17爆撃機から攻撃されたが、これによる被害はなかった。
炎上した飛龍は、午後6時23分 (21:23) まで機関は無事だったので、離脱と消火に努めた。だが艦橋と機関科間の電話が不通で、機関科は全滅と判断された。しばらく洋上に浮いていた飛龍に横付けされた駆逐艦が消火協力したものの、誘爆が発生して消火不能となった。午後11時30分（現地時間6月5日2時30分）、山口少将は南雲司令部に総員退艦させると報告し、加来艦長と共に、駆逐艦巻雲の雷撃によって沈む飛龍と運命を共にした。飛龍が雷撃処分されたのは日本時間6月6日午前2時10分だが、艦底部から脱出した機関科員34名が沈みゆく飛龍から短艇によって離艦したのは、巻雲の魚雷が命中してから数時間後の午前6時6-15分だったという。彼らは15日後にアメリカ軍に救助された。戦死者は、戦闘詳報によれば1416名（傭人6名含）のうち、山口司令、加来艦長ら准士官以上30名、下士官兵387名の計417名である。搭乗員も友永、小林両隊長を含め72名が戦死した。ただし417名には、先のアメリカ軍に救助された機関科員34名が入っている。
軽巡洋艦長良に移乗した南雲中将は、日本時間6月5日午前8時28分（現地時間6月4日11:28）に筑摩偵察機から「敵は北東90浬」の報告を受けて水上戦闘を決意し、午前8時53分に「今より攻撃に向かう、集まれ」と集合命令を出した。日本軍三空母炎上の報告を受けた連合艦隊旗艦大和の艦橋は雰囲気が一変し、黒島亀人首席参謀は涙を浮かべてテーブルを叩いた。山本五十六長官は渡辺と将棋を指している時に「赤城、被爆大、総員退去」との報告を受けたが、「ほう、またやられたか」「南雲は帰ってくるだろう」とつぶやいただけでそのまま将棋を続けたという。この時、連合艦隊主隊は濃霧の中で戦艦長門が連絡不能になるなど混乱しており、焦りがつのるばかりであったという。午前9時20分 (11:20)、山本五十六長官はGF電令作第133号で輸送船団の一時北西撤退を命じる。日本軍攻略部隊（第二艦隊）の近藤信竹中将は、これを受けて占領隊（日本軍輸送船団）に北西退避を命じ、栗田健男少将の支援隊（第七戦隊）に合同するよう命じた。同時に山本長官は、アリューシャン方面に投入されていた第二機動部隊（角田覚治少将、空母隼鷹および龍驤）に対し、第一機動部隊（南雲機動部隊）と合流するよう打電した。だが両艦隊の距離は遠く、合流は早くとも9日であり、宇垣纏連合艦隊参謀長は空母を分散させたことを後悔している。同時刻、南雲中将も各艦に「昼戦をもって敵を撃滅せんとす」と伝え、第八戦隊（利根、筑摩）は魚雷戦を挑む準備を整える。午前10時、山本長官はGF電令作第156号にて第二艦隊に以下の命令を伝えた。
山本長官の命令により、近藤信竹中将は第七戦隊（熊野、鈴谷、三隈、最上）にミッドウェー島へ向かうよう命じ、同時に南雲機動部隊と策応してアメリカ軍機動部隊に夜戦を挑む方針を示した。連合艦隊は、ミッドウェー基地のアメリカ軍航空兵力が稼働状態にあるか、南雲部隊に尋ねている。長良には空母飛龍が米空母2隻を撃破したという連絡が入り（ヨークタウンを2度攻撃したことの誤認）、草鹿参謀長は希望を抱いた。しかし、夜戦を企図しつつ北上中の午後2時5分 (17:05)、飛龍大破の報により、アメリカ軍機動部隊とミッドウェー基地航空隊制空権下での水上戦闘は困難と南雲は判断する。そこで一旦西方に反転し、改めての夜襲を企図した。草鹿参謀長によれば「万事休すで、「レーダーもなく、駆逐艦も少なく、望みのない夜戦に一縷の望みをかけて、当てもなくただ走りまわっていた」と回想している。宇垣参謀長は空母4隻を目前で失ったからには当然の反応だろうと理解を示しながらも、戦艦や重巡洋艦から水上偵察機を発進させて索敵を行わない南雲司令部を「消極的、退廃的」と批判している。近藤中将の第二艦隊は軽空母瑞鳳を有しており、米艦隊に積極的に戦闘を挑む方針を示した。炎上する日本空母を護衛していた第四駆逐隊司令有賀幸作大佐（後に戦艦大和艦長）は、「敵機動部隊接近すれば刺し違えよ」と配下駆逐艦に下令していた。
午後2時13分 (17:13)、筑摩の2号偵察機は、甲板に損傷なく傾斜停止したエンタープライズ型空母を発見し、周囲の護衛艦艇が空母をその場に残して東に去ったと報告した。南雲司令部は、飛龍第一波攻撃隊（小林隊）が爆撃を行った空母（ヨークタウン）は既に沈没、飛龍第二波攻撃隊（友永隊）が雷撃した空母（沈没しなかったヨークタウン）は漂流と判定した。1時間後、筑摩2号機は米空母1、巡洋艦2、駆逐艦4発見を報告、続いて米空母1隻の存在を報告する。先任参謀の大石保中佐が長良の偵察機を夜間発進させ索敵するように進言し、他の幕僚は懐疑的であったが、南雲はその案に同意した。その後、筑摩2号機が「炎上米空母の後方に、更に米空母4隻を発見」と報告してくる。南雲司令部では「まさか」という声があがったが、これを信じ、戦闘詳報には「南下中順次にこれ等の敵を発見せるものにして同一部隊ノ重複ナキ事確実ナリ」と記録、南雲中将は「敵航空母艦の予想外に優勢なるを始めて知れり」と驚いている。午後4時15分、山本五十六長官と宇垣纏参謀長は南雲部隊に対し、GF電令第158号として以下の命令を伝えた。
午後5時30分 (20:30)、山本長官はGF電令159号にて伊168号潜水艦に対して「伊168潜水艦は2300迄AF（イースタン）島航空基地の砲撃破壊に任ずべし。同時刻以降は第七戦隊（栗田少将）が砲撃の予定」と告げ、ミッドウェー基地を夜間砲撃するよう命じた。南雲中将は山本の敵情判断が間違っているとみて、午後6時30分 (21:30)、機動部隊機密第560番電において筑摩の2号機の「空母5隻」発見とミッドウェー基地航空隊の活動を伝達する。南雲中将は続く午後7時50分 (22:50) の電信で「GF電令作第158号に関係し敵空母（特空母艦含むやも知れず）は尚4隻あり」と、自軍空母の全滅を報告した。すると山本長官より、第二艦隊司令官近藤信竹中将に赤城と飛龍を除く機動部隊戦力の統一指揮を任すという命令が届いた。南雲部隊第八戦隊は第二艦隊と合流し、アメリカ軍と戦闘を継続したい旨を伝えている。
日本時間6月5日午後9時15分、山本長官は第二艦隊と南雲機動部隊（赤城・飛龍）に対し、夜戦の中止と主隊（大和以下、第一艦隊）への合流を命じ、午後10時11分、南雲部隊は反転した。午後11時55分、山本長官は連合艦隊電令161号で以下の命令を伝達した。
ミッドウェー作戦の中止が決定した瞬間であった。日本軍は撤退を開始する。追撃して来る敵空母群を叩くため、第二艦隊の艦載水上機をもって索敵攻撃を企図、各機250kg爆弾を搭載し進出300カイリ、側程60カイリの扇形索敵で6月6日午前1時（現地時間6月5日04:00）にカタパルト射出で発進。敵を発見した場合は全機その地点に集結し爆弾を抱いたまま敵艦に体当たり攻撃せよとの命令であったが敵を見ずに帰投している。6月6日午前4時30分（現地時間6月5日07:30）、軽空母鳳翔の九六式艦上攻撃機が漂流する飛龍と甲板上の生存者を発見、連合艦隊司令部は南雲司令部に飛龍が沈没したかどうかを確認せよとの命令をだした。飛龍の現状を知らなかった南雲部隊司令部は午前9時45分 (12:45)、長良より偵察機を発進させ、駆逐艦谷風を飛龍の処分と生存者救助のために派遣した。谷風はエンタープライズから発進したSBDドーントレス16機の攻撃を受けたが、4機の撃墜を報告して生還した。谷風を攻撃したホーネット隊は「香取型練習巡洋艦を攻撃した」と報告したが（実際は駆逐艦谷風）、撃墜されたのは1機であった。午前中に、山本の主隊、近藤の攻略部隊、南雲の残存部隊は合流した。
支援隊の第七戦隊（重巡洋艦：旗艦熊野と、鈴谷、三隈、最上）は上陸する輸送船団の護衛として警戒任務に従事していたが、南雲機動部隊の壊滅によって山本から新たにミッドウェー基地砲撃の命を受け、全速で前進していた。その後、夜戦中止に先立ってミッドウェー島砲撃中止命令が出された。第七戦隊はミッドウェー島90浬の地点で転進を行ったが、その1時間20分後、米潜水艦タンバー（SS-198）を発見して緊急回頭を行い、その際に三番艦三隈と最後尾の最上が衝突。最上は艦首を切断、速力10ノットに落ちた。第七戦隊司令官の栗田健男少将は最上の護衛に三隈と駆逐艦2隻（第八駆逐隊:荒潮、朝潮）をあてると南西のトラック島への退避を命じ、栗田少将は熊野と鈴谷を率いて主力部隊と合流するため北西に向かった。
一方のアメリカ軍では、飛龍攻撃隊により空母ヨークタウンが大破し漂流していた。駆逐艦ヒューズだけがヨークタウンの護衛として残された。その後ヨークタウンではサルベージ作業が進み、艦隊曳船ヴィレオが救助に向かう。フレッチャーから指揮権を渡されたスプルーアンス少将の第16任務部隊も日本艦隊の動向が把握できず夜戦に持ちこまれる可能性を考慮、一時的に東へ退避する。しかし翌7日の黎明、第16任務部隊はミッドウェーの防衛と日本艦隊の追撃のため西進する。
日本時間6月6日、潜水艦タンバーの報告を受けたアメリカ軍は、まずミッドウェー島の航空戦力で三隈と最上を攻撃した。SBDドーントレス6機、SB2Uビンディケーター6機、B-17爆撃機8機が攻撃、SB2U指揮官機が三隈の後部砲塔に体当たりし、最上が至近弾で戦死者2名を出した。アメリカ軍機動部隊の追撃を受けた三隈と最上はウェーク島に向かい、連合艦隊主隊と攻略部隊も三隈の救援と米機動部隊の捕捉に向けて動き出す。6月7日、スプルーアンスは「空母1隻、駆逐艦5隻発見」という索敵機の報告を元に、ホーネットとエンタープライズから攻撃隊を発進させた。アメリカ軍攻撃隊は空母の代わりに「戦艦」を発見し、最初は航空母艦、次は戦艦と誤認された三隈は集中攻撃を受けて沈没。また最上や駆逐艦朝潮、荒潮も被弾。近藤信竹中将は第二艦隊に「敵空母部隊を捕捉撃滅して三隈・最上を救援せんとす」と命じて反転したが、アメリカ軍機動部隊の捕捉に失敗している。翌8日午前中、最上は救援にかけつけた第二艦隊と合流、空襲圏外へ脱した。
戦艦大和以下の主力部隊は夜戦を企図し東進していたが、飛龍を失い、再考して翌0時に夜戦の中止を決定し、3時頃には作戦自体を中止。主力部隊は結局ミッドウェー島の遥か数百キロメートル後方におり、本海戦には参加できず、駆逐艦が救出した生存者を医療設備の整った戦艦で手当てを行ったに留まる。赤城の生存者達は、大和以下本隊が戦闘に全く関与しなかったことを罵ったという。日本軍輸送船団は、アメリカ軍機動部隊の追撃に備えて陣形を変更した。山本長官は艦隊主力が安全圏へ退却するまで第五戦隊に"囮（おとり）艦隊"の役割を下命、すでに占領済みのウェーク島方面へ回航し、欺瞞電波の発信を繰り返しながらアメリカ軍の追撃部隊を引き付け、ウェーク島の航空戦力で叩く計略だったが、アメリカ軍はそこまで深追いしなかった。
6月7日、ヨークタウンは曳船に引かれつつ真珠湾に向かっていた。このとき駆逐艦ハムマンに移乗していたヨークタウン艦長エリオット・バックマスターと161名が再びヨークタウンに乗艦している。さらに駆逐艦モナガン、グウィン、バルチ、ベンハムが護衛に加わった。その頃、ミッドウェー島を砲撃後に同島海域に留まっていた伊168潜水艦がヨークタウン撃沈の任を受け、同艦に接近。(13:34)、4本の九五式魚雷を発射し、2本をヨークタウンの左舷に命中させ、撃沈した。さらに、同行の駆逐艦ハムマンにも1本が命中しこれも沈没。このときのヨークタウンを日本軍は「甲板の損傷なき模様」として、飛龍が最初に攻撃したのとは別の空母だと考えていた。
6月13日、第16任務部隊のエンタープライズ、ホーネットは艦載機と搭乗員に大きな損失を出しながらも無事に真珠湾に帰港した。アメリカ軍は救助したゲイ少尉の証言から日本軍空母2隻の沈没を確認し、ボートに乗って漂流していた飛龍の機関科員を救助・尋問して飛龍の沈没を知り、計3隻の撃沈を確信した。赤城については暗号解読から沈没推定としていたが、確信するのは日本軍捕虜を尋問して得た情報を分析した結果によるものであった。