中途岛海战于1942年6月4日展开，是第二次世界大战的一场重要战役。美国海军不仅在此战役中成功地击退了日本海军对中途环礁的攻击，还因此得到了太平洋战区的主动权，所以这场仗可说是太平洋战区的转折点。
日本在珊瑚海海战之后的仅仅一个月就已经把中途岛拟定为下一个攻击目标。这不仅能报美国空军空袭东京的一箭之仇（当时日本高级将领中有认为空袭东京的飞机是从中途岛起飞的），还能敞开夏威夷群岛的大门。防止美军从夏威夷方面出动并攻击日本。日本海军想借此机会将美国太平洋舰队残余的军舰引到中途岛一举歼灭。为达到该目的，日本海军几乎倾巢而出，投入大半兵力，舰队规模甚至超越后来史上最大海战莱特湾海战时的联合舰队。是日本海军在二战中最大的战略进攻，然而由于珊瑚海海战的牵制，使联合舰队少派遣两艘航空母舰——即受伤的“翔鹤”、以及缺编飞行员的“瑞鹤”号，对作战造成极严重的影响。
若日本海军达到所定下的目标，那美国西岸就会直接遭到日本海军的威
胁。由于美国其余的海军军舰已部署到北大西洋，美国在短期内就没有能力有效地在太平洋对日本海军做出反击。日本深知美国的军事潜力。美国巨大的工业生产能力一旦完全纳入战争轨道，日本就很少有获胜的希望。所以日本希望在这种情形出现之前就逼迫美国坐到谈判桌前，迅速结束与美国的战争。
一些军事学者也认为，如果日本海军威胁或者真的攻击美国西岸的话，便会迫使美国把急需送往欧洲前线的军事配备转移到美国西岸，这不但会造成欧洲战区出现军需短缺的现象，甚至可能使欧洲战区再次失守，而让纳粹德国得到最后的胜利。
战役准备
日军
珍珠港事件后，罗斯福总统决定由切斯特.尼米兹接替金梅尔出任美太平洋舰队的司令，他对尼米兹说：“到珍珠港去收拾败局，然后留在那里，直到战争胜利”。临危受命的尼米兹到任后，很快组织了只有4艘航空母舰及其护航舰的舰队。这支舰队袭击了在中太平洋岛屿上的日军，紧接着实施一项令人震惊的作战计划——轰炸东京。
1942年4月18日，从“大黄蜂”号航空母舰上起飞的16架B25式轰炸机飞临东京上空，投下炸弹和燃烧弹后顺风直飞中国。这次空袭震动了日本朝野，也刺激了山本，使他更加坚定了要进攻中途岛的决心。4月28日，山本在其旗舰“大和”号巨型战列舰上召开海军高级将领会议，确定了进攻中途岛的具体作战计划：先派遣一支舰队进攻阿留申群岛，在该群岛的阿图岛、基斯卡岛登陆，以此为诱饵，将美军舰队的注意力引到北面去，然后派南云忠一指挥主力舰队趁机夺占中途岛。作战日期初步定在6月初。5月5日，日本海军军令部发布了《大本营海军部第18号命令》，正式批准中途岛作战计划，并被命名为“米号作战”。
正当山本谋划此次行动时，1942年5月7日，珊瑚海战斗爆发，这是人类历史上航空母舰的首次大规模交锋。日本舰队在实施其占领澳大利亚的第一个步骤——进攻莫尔兹比（新几内亚首都）港口，途中遭遇弗兰克·弗莱彻少将率领的两艘美国航空母舰"约克城号”及“列克星顿号”，这两艘航母由7艘巡洋舰护卫。美国击沉了日本航空母舰“祥凤号”，严重损伤“翔鹤号”，但失去了“列克星顿号”，并且"约克城号”也受到重创。珊瑚海战斗对于阻止日本入侵澳大利亚起到了决定性作用，但也增强了山本征服中途岛的决心，他欲在那里建立一个飞机场，作为打击所有来自美国基地的船只。山本从各个角度分析了他的战略战术。首先，对远离阿拉斯加、由美国控制的阿留申群岛进行了牵制性进攻，希望以此分散美国整个舰队对中途岛的注意力。但美国设法截获了日本高级指挥官之间的通信信息，发现了山本的计划，因此，尼米兹决定对阿留申群岛不采取任何行动，而将3艘航空母舰及8艘巡洋舰派往中途岛。
美军
美国海军情报局“魔术”小组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。由约瑟夫·罗彻福特少校领导的夏威夷情报站认为‘AF方位’是中途岛，但华盛顿海军情报处坚持认为是阿留申群岛。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，罗彻福特与他的情报小组成员们翻查以前堆积如山的电文。记忆力过人的罗彻福特从浩如烟海的电文中找到1942年初的一份日军电报，电报是要求水上飞机从马绍尔群岛起飞，飞往珍珠港，电文还提到要注意避开来自AF的空中侦察……从地图上分析，AF只能是中途岛。而且夏威夷情报站的分析员贾斯柏·赫尔姆斯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发报，说中途岛上的海水淡化设备出现了问题，导致整个中途岛面临缺水的危机。结果罗彻福特和他的小组成员们截获并破译了日本海军联合舰队司令长官山本大将从海上发往日本大本营海军部的一份密电：“据报‘AF’缺乏淡水，攻击部队带足淡水。”这样‘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（根据《国家地理：战争风云》提供的资料为二十四小时）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。
除了实体战力的筹组，人员上尼米兹任命了雷蒙德·阿姆斯·斯普鲁恩斯少将代替当时因病而无法作战的威廉·哈尔西中将指挥第16特遣舰队。尼米兹以手头中可用的所有航空母舰为主力，再加上约五十艘支援舰艇，在中途岛东北方向等候伏击前往中途岛的日本舰队。中途岛上则有海军陆战队第六守备营约两千一百多人，以及海军航空站里含飞行员与辅助兵力在内约一千五百人。
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。如果日本海军没有大意地认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，赤城号以及加贺号的话，那么中途岛海战，将可能会有迥然不同的结局。
由於日军错误低估了美军奇迹般的维修能力，日本海军自始至终都以为美军只有企业号及大黄蜂号两艘航母能投入战斗中。
战略计划
日本
日本的大本营在其5月5日的命令中,即已决定了这个次一阶段的作战。
联合舰队司令部所拟定的计划是异常的宏大而详尽,但却缺乏弹性。几乎整个日本海军都被用在这次作战中 。 一共差不多动用了200艘舰艇,其中包括8 艘航空母舰、11艘战列舰、22艘巡洋舰、65艘驱逐舰、21艘潜艇。 协助它们的还有600多架飞机。
主要计划
对于主要的中途岛作战，日本人一共使用了:
（ 1 ） 一个先遣潜艇部队，分成三线巡逻，具有击灭美国海军对抗行动的意图；
（ 2 ） 一支侵入部队由近藤中将指挥，用12 艘有护航的运输船，载运着部队5000人，担负密切支援的为4 艘重型巡洋舰，·而一支较远距离的掩护部队则有2 艘战斗舰、1 艘轻航空母舰和另外4艘重型巡洋舰；
（3）南云中将的第一航空母舰部队，包括4艘舰队重型航舰一搭载飞机250架以上一由2艘战斗舰、2艘重型巡洋舰和1队驱逐舰担负护航的任务；
（4）山本大将所直接指挥的主力舰队，包括有3艘战斗舰，加上驱逐舰的屏障和1艘轻型航空母舰。 其中有1艘战斗舰为最近建造完成的巨无霸“大和”号（Yamato） ，排水量7万吨，装有9门460mm三联装主炮，为山本的旗舰。
辅助计划
对于阿留申的作战，日本人所分配的兵力有:
（ 1 ） 1支侵入兵力由3艘有掩护的运输船组成，搭载部队2400人，加上1个由2艘重型巡洋舰所组成的支援群和一支包括2艘轻型航空母舰的航舰部队；
（2） 1支掩护部队则有4艘较旧的战斗舰。
美国
尼米兹上将一共只勉强集中了76艘舰艇，而其中有1/3 是属于北太平洋的兵力。
一次攻击
凌晨，日本第一波攻击机群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架舰载机在友永丈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，第二波攻击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。
拂晓，中途岛派出的“卡塔林娜”式侦察机发回发现日军航空母舰的报道，斯普鲁恩斯少将立即做出反应，准备攻击日军航母（其实法兰克·弗莱彻海军少将是这次行动的总指挥，但是斯普鲁恩斯首先发动空袭）。美国舰队因为已经破解了日本海军“JN-25”的通讯密码，而对敌人的计划了如指掌。
清晨，日本舰载机向中途岛发动了猛烈的攻击。驻扎在中途岛的美军战斗机也全部升空，迎击来犯的日本战机。美军的轰炸机，包括了B-17型轰炸机也向日本舰队发动还击。
二次攻击
7时整，友永丈市大尉率第一波攻击机群准备开始返航，并向南云中将发出了需要进行第二次攻击的电报。
7时06分，由战斗机、鱼雷机、俯冲轰炸机所组成的117架战机，从斯普鲁恩斯少将所率领的第16特混编队大黄蜂号及企业号升空，奔向200海里外的南云舰队。
7时10分，首批从中途岛起飞的10架美军鱼雷轰炸机出现在南云舰队的上空。美军飞机排成单行，扑向日航空母舰。在日军战斗机的截杀和日舰猛烈的炮火下，很快就击落了7架。友永的报告和美机的攻击，使南云中将相信中途岛的防御力量还很强，于是决定把原来准备用于对付美舰的飞机改为对中途岛进行第二次轰炸。此时，他仍然没有发现美军舰队。
7时15分，南云下令赤城号和加贺号将在甲板上已经装好鱼雷的飞机送下机库，卸下鱼雷换装对地攻击的高爆炸弹。
7时30分，南云接到利根号推迟半小时起飞的一架侦察机发来的电报，距中途岛约240海里的海面发现10艘美国军舰。南云命该侦察机继续查明敌人舰队是否拥有航空母舰，同时命令暂停对鱼雷机的换弹。就在南云等待侦察机的侦察结果时，空中再次响起了警报。40余架从中途岛起飞的美军B-17轰炸机和俯冲轰炸机扑向南云的舰队。由于美军的轰炸机没有战斗机护航，结果很快的就被南云派出的零式战斗机击退。
8时15分，南云终于接到了侦察机传来的报告：美军舰队里确实有航母的存在。南云下令各舰停止装炸弹，飞机再次送回机库重新改装鱼雷，日本航空母舰的甲板上一片混乱，为了争取时间，卸下的炸弹，都堆放在甲板上。
8时30分，空袭中途岛的第一攻击波机群返航飞抵日本舰队的上空。还有那些保护航空母舰的战斗机也需要降落加油。南云处于进退维谷的境地。第二航空母舰战队司令山口海军少将向南云建议“立即命令攻击部队起飞”。第二批突击飞机换装鱼雷还没有完成，如果马上发动进攻，也没有战斗机护航。而且舰上的跑道被起飞的飞机占用，那么油箱空空的第一攻击波机群会掉进海里。南云决定把攻击时间推迟，首先收回空袭中途岛和拦截美军轰炸机的飞机，然后重新组织部队以进攻美军特混舰队。
8时37分，返航的飞机开始相继开始降落在四艘航空母舰飞行甲板上。
8时40分，15海里以外的弗莱彻少将率领的第17特混编队的约克城号航空母舰上起飞了35架战机。
9时18分，全部飞机的作业完毕。南云命令舰队以30节的航速向东北航行，向美军特混舰队靠近，以避开再来攻击的中途岛方面美机，准备全力进攻美军特混舰队。
9时20分，掩护日本舰队的战斗机开始起飞。
9时25分，一队由大黄蜂号起飞的15架“复仇者”式鱼雷轰炸机组成的编队（编号VT-8，指挥官约翰·C·沃尔德伦）发现了南云舰队。不幸的是，他们的燃油即将耗尽，而且没有战斗机护航（由于沟通不畅，原本应该投入支援的VF-6没有接到求援命令而是按照原要求等待麦克拉斯基少校的编队）。在自杀式攻击中，被零式战斗机和高射炮火全部击落，30名飞行员除乔治·H·盖伊生还外全部遇难。
9时30分，从企业号、约克城号起飞的28架美军战机陆续尾随而来（应该是VT-6编队，指挥官尤金·E·林赛），向苍龙号和飞龙号展开攻击。然而在攻击南云舰队的时候遭到重创，损失了20架鱼雷轰炸机，美机所投鱼雷竟无一命中。指挥官林赛在这次战斗中阵亡。
9时37分，接到利根4号机于30分时发送的电报“燃料不足，我要返航”，阿部少将命令它再留在原地时，它说“我办不到”，于是允许它返航。
10时00分，苍龙号的十三式侦察机按利根4号机报告的错误方位，没能找到美国航母。
10时10分，兰斯马塞少校的约克城第3俯冲轰炸机中队开始攻击飞龙号，掩护他的6架F4F的指挥官琼-萨奇少校第一次以他的“萨奇剪”战术面对15架零战，尽管战果可观（损失1架，击落5架零战），但是12架TBD中有10架被击落，剩下的最后也都在海上迫降了。射向飞龙号的5条鱼雷无一命中。
10时20分，由于美军的攻击，飞机甲板开始执行给护航的零式战斗机加油加弹作业，无法准备反击波（最新历史资料纠正所谓的命运5分钟）。正当日军战斗机在低空忙着驱赶美军鱼雷机时，南云舰队的上空出现了33架由克拉伦斯·麦克拉斯基少校率领从企业号起飞的无畏式俯冲轰炸机。他们在即将放弃搜索的时候发现了为防止美军“鹦鹉螺号”潜艇上浮而留在原地的“岚”号驱逐舰，并延其航向找到了日军航母。此时，日舰正在掉头转到迎风的方向，处于极易受攻击的境地，只停放着几架零式战斗机。
10时24分，第一架换班的防空日本战斗机飞离飞行甲板时，企业号的33架“无畏”式俯冲轰炸机，分成2个中队分别攻击赤城号航空母舰和加贺号航空母舰，由于率领VS-6中队的队长小麦克拉斯基少校是战斗机飞行员出身，不熟悉俯冲轰炸的程序——他应该带领先头编队攻击较远的那条航母而不是近处的，因此导致几乎全部轰炸机（30架）集火加贺号，率领VB-6的百思特上尉意识到还有一条航母没有被攻击，他极力呼叫才召回了两架飞机参与轰炸。他们完成了这场战役中最漂亮的轰炸：三枚1000磅炸弹中，第一枚和第三枚分别近失，而百思特投下的第二枚炸弹砸穿了赤城的飞行甲板并引爆了弹药，创造了
一发炸弹击沉航母的战绩。随后赶来的17架从约克城号航空母舰上起飞的“无畏”式俯冲轰炸机（VB-3）则专门攻击苍龙号航空母舰。日军的3艘航空母舰刹那间变成了三团火球，堆放在甲板上的的飞机以及燃料和弹药引起大爆炸，火光直冲云霄，短短的5分钟，日本三艘航空母舰被彻底炸毁了。10时40分，接替指挥空中作战的日第2航空战队司令官山口多闻少将发动反击，18架由“九九”式俯冲轰炸机和6架零式战斗机组成的攻击编队从飞龙号航空母舰起飞。飞向目标途中，发现了一批正在返航的美军轰炸机，便悄悄的尾随。就因如此，日机成功的找到了约克城号，并立即发动攻击。3颗炸弹命中约克城号，虽然遭到破坏，但是在美军船员的极力抢修下，恢复了航行功能。
11时30分，南云中将及其幕僚转移到了长良号巡洋舰，开始集合残余的舰队。
13时40分，10架日军“九七”式鱼雷攻击机和6架“零”式战斗机又从飞龙号飞来，对受伤的约克城号发起了第二次攻击（日方由友永指挥。由于约克城号已被修好，日机飞行员误把它当成另一艘姊妹舰）。约克城号这次就没那么幸运，被两枚鱼雷击中，左舷附近掀开两个大洞，并把舰舵给轧住了。弗莱彻少将被迫转移到巡洋舰，将指挥权移交给斯普鲁恩斯少将。
14时45分，美军侦察机发现日军飞龙号航空母舰，斯普鲁恩斯立即命令企业号、大黄蜂号航空母舰的30架“无畏”式俯冲轰炸机起飞，去攻击飞龙号。
15时00分，美军约克城号的舰长巴克马斯特被迫下令弃舰。然而，它却并没有沉没，于是美军又回到该舰上，试图由拖船拖向珍珠港。
16时45分，美军企业号航空母舰的俯冲轰炸机成功地攻击了日军剩下的飞龙号。飞龙号当即命中4弹，船上一片火海。
19时13分，苍龙号与加贺号先后沉没。
20时30分，山本五十六命令伊168号潜艇于23时开始对AF的机场炮击，并通知说之后会有第七战队（栗田）加入炮击。
22时50分，南云报告：“敌人还有航母4艘，我方航母全灭。”
1942年6月5日2时55分，日本联合舰队司令山本五十六大将否决了其首席参谋黑岛大佐提出的集中全部舰只在白天轰炸并登陆中途岛的挽回败局的方案，下令：“取消中途岛的占领行动。”并表示“所有责任由我一个人来担当，我回去向天皇陛下请罪。” 他把自己关进会客室，一连三天拒绝会见部下。
3时50分，南云收到山本“击沉‘赤城号’”的命令。
5时00分，抢救失败的赤城号航空母舰被日军舞风号、萩风号、野分号和岚号驱逐舰发射的鱼雷击沉。
5时10分，无法挽救的飞龙号航空母舰被日军驱逐舰发射的鱼雷击沉。第二航空战队司令山口多闻和舰长加来止男选择与舰共沉，部分被大火困于船舱底部的船员从鱼雷击穿的洞口逃生获救。
此日，美军派出多波战机追击日军军舰，但均未发现山本的主力舰队。
战役结束
1942年6月6日3时45分，日军两艘重巡洋舰最上号和三隈号在浓雾中转向时互撞，最上号重创，三隈号及另两艘驱逐舰留下护航。
8时05分，中途岛起飞的12架陆战队轰炸机追击三隈号及最上号。三隈号遭到击沉，而重伤的最上号则最后逃过美军轰炸，返回特鲁克岛基地。美军接着试图追击早在数小时前沉没的飞龙号，不过只找到了谷风号驱逐舰。但是，双方并无任何战果。
美军特混舰队撤离战场。
13时00分，1942年6月7日13时00分，日军伊-168号潜艇发现了约克城号，随即发射4条鱼雷，2条命中约克城号，1条命中护航的哈曼号驱逐舰，哈曼号驱逐舰随即沉没，约克城号一直飘浮到第二天中午才沉入海底。
被攻击同时，美军其它6艘驱逐舰曾试图反击伊-168号，但伊-168号最终安全撤离。
中途岛之战宣告结束。
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