1942年4月2日为了回应珍珠港事件美军詹姆斯杜立特中校率领飞机 轰炸了东京，这大大提升了美国人的士气，日本也因此撤回了一些战斗机中队保护主要城市，日本人依然相信自己是不可战胜的，因此仓促地展开了海上报复行动--MO行动。这一行动不仅要抱美国空军空袭东京的一箭之仇，还要打开通往夏威夷群岛的门户，他们的目标是巴布亚新几内亚的首都莫尔斯比港。然而这场历史上首次航母的对决，日本海军却处于不利地位，并没有攻下莫尔斯比港，MO行动彻底失败了。
随后日本参谋本部批准了6月3日攻打中途岛的计划，由山本五十六策划实施，采取类似偷袭珍珠港的策略，迅速果断地完成这场登陆战，行动过程中山本五十六会统率舰队主力守在一定距离之外，以防范美军舰队反击。同时为了牵制美军太平洋舰队的主力，五月底或六月初日军会攻击阿留申群岛的阿图岛和吉斯卡岛，为夺取中途岛创造有利条件。5月20日美国情报部门已经听到风声，日军正在为月底一项军事行动做准备，并用字母AF来代称这次行动的攻击目标，美军猜测AF所指的就是中途岛。
为了进一步确认美国人给中途岛指挥官发了一封电报，电报上说为了解决岛上的饮水问题，他们会把必要的蒸馏设备送到岛上去。第二天他们再次截获了日本的情报，这份情报告知日本所有作战部队AF没有淡水，验证了AF正是中途岛。
5月25日日本海军的一部分舰队驶向了阿留申群岛，由海军上将南云忠一率领的第一航母特遣舰队和山口多闻指挥的第二特遣舰队，靠近中途岛环礁。尽管此时美军已经掌握了日军计划，但是美国太平洋舰队司令尼米兹非常清楚中途岛的重要性，他和美国总统罗斯福一样，希望在中途岛打一场决定性的战役，彻底击碎日本人的野心。
美军的作战计划目标非常明确，在第一次突袭中他们必须集中火力摧毁日本舰队的四艘航母，而且要一击命中打完就撤。他们要避免遭到反击，因为一旦日军击沉美国航母，整个太平洋地区和美国西海岸都可能落入日军手中。
5月31日美国舰队越过法国巡洋舰浅滩号悄无声息的穿过了日军的预警线，驶向了各自的作战海域，日本舰队有29艘潜艇负责侦查任务，然而当他们到达侦查地点时已经错过了时机，没能发现美军舰艇的动向。
在北面的日军按计划攻击了阿图岛和吉斯卡岛，他们几乎没有遇到守军的任何抵抗，一举摧毁了荷兰港的军事设施和燃料储备。为了迷惑山本五十六让他相信计划的第一阶段已经成功，美军派出五艘巡洋舰和十艘驱逐舰前往阿留申群岛佯装拦截日军。
6月3日清晨一个名叫乔贝尔雷德的美军飞行员向指挥所发来报告，说发现至少有十一艘日军战舰正在从中途岛以西大约一千公里的地方朝中途岛快速驶来，尼米兹立刻命令十架B17轰炸机从美军基地起飞，对这些日军战舰实施高空轰炸。
尼米兹和美军指挥官们分析了当前的形势，他们都认为侦察机所发现的日军并不是日本舰队的主力，因此命令侦察机在中途岛西侧从北到南大约180度的范围内继续搜索，尽管仍没有发现敌人的踪迹，但紧张情绪已经在水兵中弥漫开来。此时南云忠一指挥的日军舰队已经驶向了位于中途岛西北320公里处的目的地，舰队一共有165艘舰船，其中包括八艘航母，甲板上的234架飞机正准备起飞，这些飞机将对中途岛展开第一波进攻。
6月4日五点日军赤城号上的水手突然发现了一架美军卡特琳娜水上侦察机，日军派出零式战斗机追了上去，结果却没能把它击落。美军飞行员躲入了云层，摆脱了日军的追击，同时也通知了美军舰队发现了日军航母。几分钟后另一架侦察机也发来消息，日军飞机正飞向中途岛。中途岛上的守军飞机马上起飞，开始搜索日军舰队和飞机确定其方位，同时在中途岛东北四百公里的地方，美军第16和第17特遣舰队也进入了备战状态，这场二战中意义重大的海战正式开始。
当第一波日本零式战斗机抵达中途岛时，美军只能派一批新兵飞行员驾驶陈旧的野牛式战斗机迎战，结果很快被击落了，但是岛上的美军防空炮还是摧毁了大部分日军飞机。面对如此顽强的抵抗，指挥日军机群的日军中尉认为，他们需要更多时间才能摧毁岛上的起降跑道，于是他向南云忠一提出，在开始登陆前他们应该发动第二波空袭。6月4日七点日军四艘航母的甲板上，轰炸机已经整装待发，准备再次空袭中途岛，南云忠一命令轰炸机把炸弹换成鱼雷，防止停在珍珠港的美军舰队赶来援救，可是日军潜艇居然传回消息说他们没有发现美军舰队，南云忠一的内心开始惊疑起来。
就在日军指挥官不明就里的时候，美军B17轰炸机在复仇者战斗机的护航下赶来了。但是日军航母上密集的炮火同时启动，加上日军零式战斗机快速展开拦截，最终十架美军飞机全部被击落了，美军的攻击行动失败了。
同时监视珍珠港美军舰队动向的日本潜艇还没有收到消息，南云忠一非常不安，既然没有发现美军舰队，他的飞机就没有理由耽搁了，应该直接杀向中途岛，于是他命令飞机再把鱼雷都换成炸弹。七点三十分日军侦察机报告，在中途岛东北三百公里的地方发现了美军战舰，这让南云忠一紧张起来，他下令停止更换弹药，飞机再次换上鱼雷，这一反复让各艘航母上的日军飞行员和水手出现了意见分歧。
八点十五分南云忠一的侦察机传回了新的情报，报告上说这一海域没有美军航母，美军舰队只派出了巡洋舰，这位日本海军上将终于松了一口气，似乎已经胜利在望了，他下令整个舰队攻击中途岛以及沿途遇到的美军。
然而从日军里根号上推迟起飞的侦察机终于向日军旗舰传回了消息，他们发现了美军航母约克城号，南云忠一简直不敢相信自己的耳朵，在这之前他的潜艇和侦察机竟然完全没有发现。日本防空炮火和零式战斗机以强大的火力迎击美军飞机，击落了其中的大部分飞机，就在日军们正在为空战胜利进行庆祝时，南云忠一则开始担心这一海域还藏有其他美军航母。
他猜的没错，隐藏的企业号和大黄蜂号已经逐渐靠近了日军舰队，还派出了新一批无畏式轰炸机对日军的三艘航母进行了轰炸。这些美军轰炸机几乎没有遇到任何空中拦截，因为日军大部分飞机都已经飞向了中途岛，少数因寻找美军舰队而留下来的飞机也都在加油或者补充弹药，只有几架飞机在美军飞机赶到前成功起飞了，但是他们无法拉升到进行空战的高度。短短几分钟时间内，几名美军飞行员就摧毁了三艘日军航母，这支日军舰队只剩下了飞龙号航母，它正躲藏在东北方向的浓雾当中。
此时的飞龙号航母指挥官山口多闻目睹了战斗的全过程，他决定对美军航母展开反击，希望依靠零式战机、九九式战机和极电式战机从美军舰队手中把胜利果实抢夺回来。美军约克城号发现了日军飞机，匆忙组织野猫战斗机进行拦截，但被日军飞行员三次命中目标并开始漏水。
当日军飞龙号决定再派出一批飞机彻底击沉这艘美军航母时，却因为空袭行动暴露了自己的位置，遭到了隐藏在后方的美军企业号的攻击。美军飞机与拼死掩护航母的零式战斗机展开了激烈的厮杀，日军航母也全速航行不断改变航向，以躲开下落的炸弹，但是仍有四枚炸弹命中了船桥和甲板，飞龙号燃起了大火并发生了剧烈爆炸，几个小时后沉入了海底。绝望中的山本五十六想要拼尽全力和美军决一死战，他下令所有舰队发起反击，可是美军司令尼米兹已经把他的舰队撤向了北方。
中途岛战役彻底改变了太平洋战争的走向，在这场战斗当中美军损失了一艘航母、一艘驱逐舰、155架飞机和260名士兵，日军则损失了四艘航母、一艘巡洋舰、250架飞机和3100名士兵，在这一战之后日本的空中和海上打击能力遭到了重创，彻底丧失了在太平洋的主导地位。
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