Jabarkan Serangan balasan Jepang dari Pertempuran Midway

, satu-satunya kapal induk Jepang yang tersisa, tidak membuang-buang waktu, dan segera melancarkan serangan balasan. Serangan gelombang pertama pengebom tukik Jepang membuat Yorktown rusak berat. Tiga buah bom menghantam bagian boiler hingga Yorktown tidak lagi bisa bergerak. Namun tim pengendali kerusakan bisa mengatasinya (dalam waktu kira-kira satu jam) dengan efektif. Serangan gelombang kedua dari pesawat-pesawat pengebom torpedo kembali bisa dihadapi oleh Yorktown. Walaupun pihak Jepang berharap dapat mengurangi kekalahan dengan mencoba menenggelamkan dua kapal induk Amerika Serikat dalam dua kali serangan, Yorktown masih bisa mengatasi serangan Jepang. Pesawat-pesawat Jepang yang datang dalam gelombang kedua bahkan menyangka Yorktown sudah tenggelam. Ketika menyerang Yorktown, mereka menyangka sedang menyerang Enterprise. Setelah terkena dua kali tembakan torpedo, mesin Yorktown mati, dan condong 26°ke arah lambung kiri. Yorktown tidak lagi bisa dipakai bertempur, dan memaksa Laksamana Fletcher untuk memindahkan staf komando ke kapal penjelajah berat Astoria. Dua kapal induk dari Gugus Tugas 16 di bawah komando Spruance selamat dari kerusakan.

Berita tentang keberhasilan dua gelombang serangan yang "masing-masing" menenggelamkan sebuah kapal induk Amerika Serikat, meningkatkan moral prajurit Kido Butai. Pesawat-pesawat Jepang yang tersisa dikumpulkan di atas . Mereka dipersiapkan untuk menyerang kapal induk Amerika Serikat yang menurut perkiraan pihak Jepang hanya satu yang tersisa.

Menjelang sore, pesawat pengintai dari Yorktown menemukan lokasi . Kapal induk Enterprise segera melancarkan serangan terakhir yang terdiri dari pesawat-pesawat pengebom tukik (termasuk 10 pesawat pengebom dari Yorktown). Serangan mereka tepat mengenai sasaran.  terbakar hebat. Lebih dari selusin pesawat Zero tidak mampu mempertahankan . Laksamana Madya Yamaguchi memilih mati tenggelam bersama , dan membuat Jepang harus kehilangan salah satu dari pelaut karier terbaiknya. Serangan pesawat-pesawat yang berpangkalan di Hornet terlambat diberangkatkan karena kesalahan komunikasi. Mereka berkonsentrasi pada kapal-kapal pengawal yang tersisa, tetapi tidak ada hasilnya.

Setelah hari mulai gelap, kedua belah pihak menghitung kerugian dan membuat rencana sementara untuk kelanjutan pertempuran. Laksamana Fletcher yang terpaksa meninggalkan Yorktown karena sudah rusak berat, merasa tidak dapat menjalankan komando dari kapal penjelajah, dan mengalihkan komando operasi ke tangan Spruance. Walaupun tahu pihak Amerika Serikat telah menang, Spruance masih tidak tahu jumlah kapal-kapal Jepang yang tersisa. Ia memutuskan untuk tetap menjaga Midway dan kapal-kapal induknya. Mengingat para penerbang yang telah melakukan misi terbang jauh, ia berusaha menghadapi Nagumo saat siang, dan bertahan ketika malam tiba. Untuk menghindari kemungkinan bentrok dengan armada Jepang pada malam hari, Spruance berubah haluan dan memundurkan armadanya ke timur, dan kembali ke arah barat menuju musuh pada tengah malam.

Di lain pihak, Yamamoto mulanya memutuskan untuk meneruskan pertempuran, dan mengirim sisa-sisa kapalnya ke arah timur untuk mencari kapal induk Amerika Serikat. Pada saat yang bersamaan, sebuah kapal induk ditugaskannya untuk membombardir Midway. Kapal-kapal Jepang gagal menemukan kapal-kapal Amerika karena Spruance memutuskan untuk mundur sementara ke arah timur. Setelah itu, Yamamoto memerintahkan armadanya untuk mundur ke arah barat.

Kapal-kapal pencari Amerika Serikat gagal menemukan armada Jepang pada tanggal 5 Juni. Serangan sore hari hampir gagal menemukan armada Yamamoto dan tidak mengenai sasaran. Pesawat-pesawat penyerang kembali ke kapal induk setelah hari gelap, dan Spruance memerintahkan Enterprise dan Hornet menyalakan lampu-lampu sorot untuk membantu pendaratan.

Pada 02.15 tanggal 5 Juni–6 Juni, Tambor di bawah komando Letnan Kolonel Laut John Murphy memberikan kontribusi bagi hasil akhir pertempuran. Ia (bersama perwira pelaksana, Ray Spruance, Jr.) melihat sejumlah kapal, tetapi tidak bisa mengidentifikasi lawan atau kawan (khawatir mungkin bukan kapal lawan, hingga menahan tembakan). Tambor melapor ke Laksamana Robert English, Komandan Armada Kapal Selam, Armada Pasifik (COMSUBPAC) yang kemudian diteruskan ke Spruance via Nimitz. Spruance tidak tahu lokasi sebenarnya armada Yamamoto, dan menyangka kapal-kapal tersebut adalah armada invasi ke Midway. Ia berusaha mengadangnya di sekitar 100 mil laut (185 km) timur laut Midway. Malam berlalu tanpa terjadi bentrokan.

Kapal-kapal Jepang yang dilihat Tambor adalah unit bombardemen Yamamoto yang terdiri dari empat kapal penjelajah dan dua kapal perusak. Pada pukul 02.55, mereka diperintahkan untuk mundur ke barat. Kehadiran Tambor juga diketahui kapal-kapal Jepang.  dan  berbenturan ketika keduanya berbelok untuk menghindari Tambor. Kerusakan  di bagian lunas merupakan satu-satunya prestasi yang dicapai delapan belas kapal selam Amerika Serikat yang dikerahkan dalam pertempuran ini. Pada pukul 04.12 langit cukup terang bagi untuk mengenali kapal-kapal tersebut adalah kapal Jepang, tetapi Murphy memerintahkan Tambor untuk menyelam. Pada pukul 06.00, Murphy melaporkan dua kapal penjelajah kelas  berlayar ke arah barat, dan menempatkan Spruance paling sedikit 100 mil laut (185 km) dari posisi kapal-kapal Jepang. Spruance mungkin beruntung tidak mengejar kapal-kapal Jepang. Bila bertemu dengan kapal-kapal berat Yamamoto, termasuk Yamato dalam kegelapan, kapal-kapal penjelajah Spruce akan kewalahan, dan kapal-kapal induknya tidak berdaya. Pada waktu itu, hanya Fleet Air Arm milik Britania yang dapat beroperasi di waktu malam.

Sepanjang dua hari berikutnya, sisa-sisa kapal Jepang mendapat serangan dari pesawat-pesawat yang berpangkalan di Midway, diteruskan oleh pesawat-pesawat dari kapal induk Spruance.  akhirnya tenggelam, sementara  selamat dari kerusakan berat dan kembali ke Jepang untuk diperbaiki. Kapten Richard E. Fleming, penerbang dari Korps Marinir dianugerahi Medal of Honor secara anumerta atas keberaniannya menyerang .

Sementara itu, Amerika Serikat berusaha menyelamatkan Yorktown. USS Vireo sedang menariknya pada sore 6 Juni ketika Yorktown terkena dua torpedo yang diluncurkan dari kapal selam Jepang I-168. Hanya ada sedikit korban di atas Yorktown karena sebagian besar awak sudah diungsikan sebelumnya. Namun torpedo ketiga menghantam USS Hammann yang sedang memberikan listrik tambahan untuk Yorktown. Hammann pecah menjadi dua dan 80 awak gugur. Sebagian besar korban tewas disebabkan meledaknya bom laut yang dibawa Hammann. Yorktown bertahan hingga pukul 06.00 pagi 7 Juni sebelum akhirnya tenggelam.