I det avgjørende slaget ved Midway mistet han imidlertid fire hangarskip. Dette førte til mye kritikk, mest fordi mange japanere anså at Nagumo ikke hadde gjort en helhjertet innsats i slaget. Etter Midway kommanderte han hangarskip i slaget ved Salomonøyene og slaget ved Santa Cruz øyene. I november 1942 ble han flyttet til å lede en marinebase i Japan. I mars 1944 fikk han igjen en sjøkommando i Marianene; ved de avgjørende kampene om Saipan begikk han selvmord.