不过，两艘巨型航母虽然结实耐操，但其他的日军航母可就差远了，尤其是日军的轻型航母（日本人称其为中型航母），比美军的独立级还要脆弱得多。其中舰龄较老的苍龙号首先遭难，9架无畏式俯冲轰炸机在己方战斗机的保护下突破了日军战斗机的拦截，冒着日军小口径高射炮射出的密集弹雨从高处直冲而下，投下了一颗颗黑色的高爆炸弹。
苍龙号先后被三颗重达700多公斤的炸弹命中，对舰体造成了极其严重的破坏并引起了蔓延全舰的大火，最终于7分钟后在连续不断的爆炸声中沉入大海，连同舰长在内，该舰一共有863人遇难，唯一令日本人庆幸的是，苍龙号上的舰载机当时基本都在空中，所以倒是没什么损失。
发现日本轻型航母的脆弱后，美军飞机很快就调整策略，开始集中轰炸这些薄皮大馅的更好的猎物。没过多久，排水量比苍龙号更大一些的云龙号“中型航母”也步了它的后尘，虽然云龙号成功地避过了9颗炸弹和4条鱼雷，但是仍然被2颗炸弹和1条鱼雷命中，只能不甘地沉入了太平洋。
同为云龙级的天城号或许是日军航母中运气最糟的一艘，虽然只被一颗重磅炸弹命中，但是燃起的大火却蔓延到了主弹药库，随着一阵惊天动地的巨响，这艘标准排水量超过2万吨的航空母舰支离破碎地沉入了海底，舰长以下1278人与舰同沉......
到了这个时候。云龙级的最后一艘葛城号已经成了日本海军仅存的一艘轻型航母、或者说是“中型航母”，但美国人显然并不想放过它。在遭到超过30架次美军飞机的围攻后，这艘航母纵然运气极佳地一次都没被打中要害，也避过了所有的鱼雷，但先后命中的6枚炸弹还是断绝了它所有的生机，最终于战斗开始后的第35分钟完全沉没，舰长不愿离开自己的爱舰，拒绝了部下的苦劝，与葛城号一起葬身于大海的波涛之中，与其一同罹难的还有1084人......
由于日军防空炮火与舰载战斗机的拼命拦截。美军机群将日军四艘轻型航母全部炸沉的时候。自身也已经消耗殆尽，但是仅剩的几十架美军飞机却仍在继续攻击，他们当中甚至有人学起了日本人的自杀性攻击，因为既然这次中途岛海战已经不可能取胜。他们就算跳伞也很难获救。还不如拼死多搞沉一艘日本人的航母。从电台中听到这些小伙子决绝的话语后。即使是身为太平洋舰队司令的尼米兹也不禁热泪盈眶，自战争开始以来，他从没有一刻像现在这样坚信美国必将胜利。因为“美国不仅仅有世界第一的工业产能，也有着不屈的民族意志。”
在美军飞机的拼死攻击下，被日本人捞起修复并改名为“日向”号的美国航母“大黄蜂”号多处受创，还先后被三架美军飞机撞个正着，使得伤势愈发严重，最终于12分钟后沉没，舰上人员之中阵亡和失踪的多达974人，而这艘航母也是美军飞机所取得的最后战果。值得一提的是，最后11架美军曾对同样是被日本人修复的美国航母“企业”号发起决死攻击，但因为飞机太少，很快就被全部击落，仅有一条鱼雷命中，令其舷侧受到了一定的创伤，但由于这艘军舰抗沉性很好，而且舰上官兵损管及时，并没有造成任何人员伤亡，飞机也依然可以起降......
早在攻击机群发回电报之后，自知已经不可能攻占中途岛的尼米兹理智地下达了返航的命令，以免日军残余的飞机完成补给后再来一波攻击。但是尼米兹不知道的是，日军从中途岛上起飞的两架预警机一直在远处盯着这支舰队，虽然它们还只是技术水准不高的早期型号，但是居高临下的优势却已经让其拥有了超过120公里的对海探测距离，因此尼米兹舰队想要摆脱它们的追踪可并不容易，尤其是在美国人还不知道有预警机这一新事物存在的情况下......
不过，即使如此，以日军仅剩300多架的残存舰载机，恐怕还是难以将美军的航母全部留下，这时战前山口多闻想出的一个奇计就显出了它的价值。早在制定中途岛伏击计划的时候，山口多闻就意识到以美军日渐强大的舰载机部队和无以伦比的近防火力，即使成功废掉了美军大口径高射炮的近炸引信，己方攻击机群的损失也依然会相当大，仅靠舰载机加上中途岛的150架飞机恐怕很难彻底消灭美军的12艘航母。为此山口多闻绞尽脑汁想出了一个出人意料的应急办法......
那就是在中途岛的飞机起飞前去轰炸美国航母编队的时候（其实是在此之前就出动了），瓦胡岛以及附近岛屿机场上的飞机就立即转场中途岛作为预备队。对于最大航程超过3000公里的零式战斗机来说这并没有什么难度，但是由斯图卡改进而成的零式重型俯冲轰炸机想要连续飞行2000多公里却难免力有不逮，但是转场的时候不需要携带炸弹，负载相对轻了许多，而且可以挂上副油箱，所以这个问题还是不难解决的。就这样，当中途岛飞机场的150架日军飞机全部升空参与到对美军航母编队的攻击时，来自瓦胡岛等夏威夷几个主要岛屿的150架新的飞机没过多久便纷纷进驻了中途岛机场。然后在地勤人员争分夺秒的努力下，这些飞机迅速补充了燃油和弹药，然后便以最快的速度升空组成了山口多闻的第二波攻击机群，而在它们之后还有第三波中途岛攻击机群......
这种战术使得日军将中途岛容纳量不过150架的