Nagumo avviste dette, og kort tid etterpå ødela de amerikanske hangarflyene så godt som alle de japanske krigsskipene ved Midway bortsett Yamaguchi sitt flaggskip Hiryū. Yamaguchi bestilte raskt to påfølgende angrep på det amerikanske USS Yorktown som lammet dette skipet. Kort tid etterpå, resulterte ett annet luftangrep mot skipet Hiryū med flere treff med fly fra USS Enterprise. Yamaguchi ble drept i dette angrepet, og han valgte å gå ned med det synkende hangarskipet. Han ble posthumt forfremmet til rangen viseadmiral.