Klokken 02:15, om natten mellom 4. og 5. juni, bidro undervannsbåten USS «Tambor» (SS-198) (i posisjon 90 nautiske mil vest av Midway) til den andre av ubåtstyrkens to viktige bidrag til slagets utfall. Effekten ble sterkt begrenset av skipssjefen, kommandørkaptein John Murphy. Ubåten observerte flere skip, men hverken Murphy eller hans nestkommanderende, Edward Spruance (sønn av kontreadmiral Spruance) klarte å identifisere skipene. Usikker om det var egne eller fiendtlige styrker, og uvillig til å seile nærmere for å bestemme kurs og type, bestemte Murphy at de skulle sende en vag rapport om «fire store skip» til hovedkvarteret. Kontreadmiral Spruance, forhenværende skipssjef på undervannsbåt, var oppbrakt over Murphys rapport. Den ga han få konkrete detaljer han kunne bruke i videre planlegging av slaget. Uvitende om posisjonen til admiral Yamamotos hovedstyrke (et vedvarende problem siden den første Catalinaen hadde observert den japanske styrken), ble kontreadmiral Spruance tvunget til å anta at skipene representerte invasjonsstyrken. Han la derfor en kurs for å blokkere den, samtidig som han holdt sin styrke 100 nautiske mil nordøst av Midway.