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降落在四艘航空母舰飞行甲板上。
9时18分，全部飞机的作业完毕。南云命令舰队以30节的航速向北航行，以避开再来攻击的美机，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。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1人生还外全部遇难。
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，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。
10时20分，由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。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
经过3小时激战，日本的防御屏障似乎证实牢不可破，因此日军改变了93架轰炸机和鱼雷飞机的任务。但在上午10时22分，这个牢不可破的防御屏障终于打开一个缺口。“飞龙”号航母忽然脱离箱形编队，向北驶去；但其余3艘航母仍然抱成一团，在飞机起飞点进行反击。它们的飞行甲板成了邀请大灾难降临的地方：一群飞行员激动地加大发动机的转速，一堆堆炸弹放得乱七八糟，军官士兵紧张地奔跑，高辛烷油料软管像蛇一样在人们的脚下弯弯曲曲。只需要5分钟就能完成出击准备一举消灭美国航母。
“零”式飞机正在低空飞行，追击低空飞行的美军鱼雷飞机。这使得日本航母缺少对付高空攻击的战斗机巡逻掩护。正在这时，美国海军韦德?麦克拉斯基少校率领的从“企业”号航母起飞的36架“无畏”式俯冲轰炸机和马克斯韦尔?莱斯利少校率领的从“约克城”号航母飞掠下来，它们令人毛骨悚然的尖叫声使下方的日本航母起飞的17架俯冲轰炸机，忽然破云而出。
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（此时该几舰没有做好放飞攻击编队的准备），接踵而来的是17架从约克城号航空母舰上起飞的“无畏”式俯冲轰炸机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，堆放在机库里的的飞机
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