Midways radar fanget opp den japanske angrepsstyrken på flere nautiske mils avstand og jagerfly ble sendt opp for å angripe de. Amerikanske bombefly fra Midway tok av for å angripe de japanske hangarskipene, mens deres jagerflyeskorte ble igjen for å forsvare Midway. Klokken 06:20 bombet og skadet fly fra de japanske hangarskipene den amerikanske basen på Midway. Jagerfly fra US Marine Corps på Midway, som inkluderte seks Grumman F4F Wildcat (F4F) og 20 F2A, avskar den japanske styrken, og led store tap. De klarte å skyte ned fire japanske B5N og én A6M. I løpet av de første fem minuttene av luftkampen var to F4F og 13 F2A skutt ned, mens flesteparten av de overlevende amerikanske flyene var skadet, kun to var flydyktige og kampklare. Amerikansk luftvernskyts på Midway var intenst og treffsikkert, det skjøt ned tre japanske fly og skadet mange.