USS Astoria (CA-34)
Lịch sử hoạt động > Trận Midway

Astoria chỉ ở lại Trân Châu Cảng cho đến ngày 30 tháng 5, khi nó trở ra khơi cùng với Yorktown vừa được sửa chữa hối hả nhằm chuẩn bị một đòn tấn công lớn khác của hạm đội Nhật Bản, lần này nhắm vào Midway. Các chuyến bay trinh sát thực hiện từ hòn đảo đã phát hiện ra lực lượng đổ bộ chính của đối phương, bao gồm tàu vận tải, tàu quét mìn và hai tàu chở thủy phi cơ, vào sáng sớm ngày 3 tháng 6, nhưng lực lượng tàu sân bay đối phương đã tránh không bị phát hiện cho đến sáng ngày 4 tháng 6. Chiếc tàu tuần dương hạng nặng đã bảo vệ cho Yorktown khi chiếc tàu sân bay bắt đầu các đợt không kích lúc 08 giờ 40 phút. Trong khi máy bay cất cánh góp phần vào việc tiêu diệt lực lượng tàu sân bay Nhật Bản, Astoria và các tàu cùng đi chuẩn bị đối phó với đòn đáp trả không thể tránh khỏi của quân Nhật.
Đòn phản công chỉ đến vào lúc gần giữa trưa, khi các phi công chiến thắng của Yorktown bắt đầu quay trở về tàu. 18 máy bay ném bom bổ nhào Aichi D3A1 "Val" đã bay đến tấn công chiếc tàu sân bay. Máy bay tiêm kích F4F-4 Wildcat thuộc Phi đội Tiêm kích VF-3 đã bắn rơi 10 trong số những kẻ tấn công, nhưng tám chiếc còn lại đã tìm cách vượt qua được hàng rào tuần tra chiến đấu trên không. Astoria hợp sức với Portland và các tàu khu trục hộ tống bắn rơi thêm được hai chiếc, nhưng sáu chiếc đã tấn công nhắm vào Yorktown, và ba chiếc đã trúng đích. Một trong các quả bom đánh trúng ống khói con tàu, gây ra các đám cháy ngay cạnh phòng chỉ huy hạm đội của Chuẩn Đô đốc Fletcher và ban tham mưu của mình. Đến khoảng 13 giờ 10 phút, ông buộc phải chuyển cờ hiệu của mình sang Astoria.
Các đội kiểm soát hư hỏng của Yorktown đã làm việc cật lực, và đến 13 giờ 40 phút nó lại có thể di chuyển được bằng chính động lực của mình, cho dù chỉ với vận tốc 18 đến 20 kn (33 đến 37 km/h). Vào lúc khoảng 14 giờ 30 phút, một đợt tấn công thứ hai, bao gồm 10 chiếc máy bay ném bom-ngư lôi Nakajima B5N2 "Kate" được hộ tống bởi sáu máy bay tiêm kích Zero, xông đến và băng qua hàng rào tuần tra chiến đấu trên không yếu kém. Astoria và các tàu hộ tống khác tìm cách ngăn chặn cuộc tấn công từ bốn phía khác nhau khi hướng mọi nòng súng nhắm vào chúng và tạo nên những cột nước trên đường bay của kẻ tấn công. Dù sao, bốn chiếc "Kate" thực hiện được cú tấn công và phóng các quả ngư lôi ở khoảng cách chỉ có 500 yd (460 m). Yorktown né tránh được hai, nhưng hai quả khác lại đánh trúng con tàu. Đến 15 giờ 00, lệnh bỏ tàu được phát ra. Astoria thả các xuồng cứu sinh để trợ giúp vào việc cứu những người còn lại của Yorktown. Đêm hôm đó, chiếc tàu tuần dương rút lui về phía Đông cùng với phần còn lại của hạm đội để chờ trời sáng, để lại một chiếc tàu khu trục duy nhất, Hughes, bên cạnh chiếc tàu sân bay hư hỏng.
Ngày hôm sau, Yorktown vẫn còn nổi, nên bắt đầu có những nỗ lực để cứu con tàu. Mặc dù lực lượng Nhật Bản đã từ bỏ cuộc tấn công Midway và rút lui về hướng chính quốc, tàu ngầm I-168 vẫn được lệnh đánh chìm Yorktown. Sau 24 giờ tìm kiếm, tàu ngầm đối phương tìm thấy con mồi vào ngày 6 tháng 6 và đã tấn công bằng một loạt bốn quả ngư lôi. Một quả trượt hoàn toàn, hai quả sượt qua bên dưới tàu khu trục Hammann đang neo đậu cạnh chiếc tàu sân bay và phát nổ bên lườn của Yorktown, trong khi quả thứ tư đánh trúng Hammann ngay giữa tàu, khiến nó chìm chỉ trong vòng bốn phút. Chiếc tàu sân bay vẫn tiếp tục nổi cho đến sáng sớm ngày 7 tháng 6. Lúc gần bình minh, nó lật úp và chìm.
Astoria tiếp tục là soái hạm của Lực lượng Đặc nhiệm 17 khi hoạt động tại phía Bắc Midway cho đến ngày 8 tháng 6 khi Lực lượng Đặc nhiệm 11 đến nơi, và Chuẩn Đô đốc Fletcher chuyển cờ hiệu của mình sang chiếc tàu sân bay Saratoga. Ngày 11 tháng 6, hài lòng với việc đòn tấn công chủ lực của Nhật Bản đã bị đẩy lùi, Đô đốc Nimitz ra lệnh cho các lực lượng đặc nhiệm tàu sân bay của mình quay trở về Hawaii, và Astoria cùng với chúng về đến Trân Châu Cảng ngày 13 tháng 6. Trong đầu mùa Hè năm 1942, nó hoàn tất các sửa chữa và thay đổi tại xưởng Hải quân Trân Châu Cảng và tiến hành huấn luyện tại vùng biển Hawaii.