在开战之前，双方必然是一番间谍战，美国海军情报局在与英国以及荷兰相关单位紧密的合作下，开始成功的解读日本海军主要通讯系统JN-25的部分密码。到了五月上旬，联军在破解JN-25上取得了重大的突破，也因此得到了窥探日本海军计划的能力。JN-25让联军得悉‘AF方位’将会是日本海军的下一个攻击目标，然而联军就偏偏破解不到‘AF方位’的位置。一些美军的高层将领认为‘AF方位’便是中途岛，另外一些则认为是阿留申群岛。然而任凭联军解码科技多么的先进，也仍然无法破解‘AF方位’的正确位置。正当美军高层在伤脑筋的同时，一名年轻军官却想到了一个能够确认‘AF方位’是不是中途岛的妙计。他要求中途岛海军基地的司令官以无线电向珍珠港求救，说中途岛上的食水供应站出现了问题，导致整个中途岛面临缺水的危机。不久后，美国海军情报局便截夺到一则JN-25信息，内容果然提到了‘AF方位’出现缺水问题。结果‘AF方位’便证实为中途岛，也就是日本海军的下一个攻击目标。
由于要从JN-25得到情报非常费时，美国太平洋舰队司令海军上将切斯特·尼米兹到了最后一刻才掌握了能够用来埋伏日本舰队的可靠情报。他立即召回了在太平洋西南方的航空母舰企业号、大黄蜂号以及因为参与珊瑚海海战而正在珍珠港进行重大维修的约克城号。任命雷蒙德·斯普鲁恩斯少将代替患病的哈尔西中将指挥第16特混编队。尼米兹就准备以三艘约克城级航空母舰为主力，再加上约五十艘支持舰艇，埋伏在中途岛东北方向，攻击前往中途岛的日本舰队。
在珊瑚海海战受重伤的约克城号返回珍珠港时，她看上去需要进行几个月的重大维修工程。经过七十二小时（后来一说为二十四小时）不眠不休的抢修，她的飞行甲板已重新铺平，内部也装上新的钢条支撑架，舰载机组成新的舰载机队。尼米兹上将不惜一切地违反了许多海军条例，就为了达成让约克城号随行的目标。在约克城号入港的仅仅三天后，她奇迹般的随着美军舰队（第17特混编队）奔向中途岛，展开她的最后一次作战任务。与此同时，日本海军参加珊瑚海海战的航空母舰瑞鹤号在位于特鲁克的基地等待一批新的舰载机；受伤的翔鹤号则在基地进行维修。
不过在开战之处，日本海军就判断失误，，以为美军只会派遣两艘航母企业号及大黄蜂号迎击苍龙号，飞龙号，赤城号以及加贺号，这位日后日本海军损失惨重埋下了祸根。
6月4日凌晨，日本第一攻击波机群36架俯冲轰炸机、36架水平轰炸机和36架零式战斗机开始从4艘航空母舰上同时起飞，108架舰载机在永友文市海军大尉的率领下出发攻击中途岛。南云中将命令侦察机搜索东、南方向海域，第二攻击波飞机提到飞行甲板上，准备迎击美国舰队。但是重巡洋舰利根号的2架侦察机因为弹射器故障，起飞时间耽误了半个小时，筑摩号的1架侦察机引擎又发生故障中途返航（这架飞机本应该正好搜索美国特混舰队上空），给日本舰队埋下祸根。
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