日本原來對奇襲珍珠港並沒有把握，所以沒有考慮珍珠港作戰後的戰略計畫，準備根據戰事的發展，再著手制定下一步戰略計畫。1942年初，日軍在各條戰線上節節勝利，尤其珍珠港一戰，美國太平洋艦隊遭到重創，日本開始考慮下一步的戰略，其核心是採取守勢以保住既得戰果還是採取攻勢以繼續擴張戰果。如取攻勢，是西進波斯灣還是東進東太平洋？關於第一個問題，以日本聯合艦隊參謀長宇垣纏海軍少將為代表的觀點，佔據主導地位，即日本必須繼續積極採取攻勢，而不是採取讓敵人掌握主動的防禦戰略。
關於第二個問題，當時持攻勢作戰的有三種意見：第一種是聯合艦隊參謀長宇垣纏的東進論，向東與美國海軍決戰；第二種是聯合艦隊首席參謀黑島龜人的西進論，向西進入印度洋，殲滅英國遠東艦隊，由中、近東推進到波斯灣，同那裡隆美爾的德軍會師；第三種是大本營海軍部作戰課課長富岡定俊的南進論，主張佔領索羅門群島後向南挺進，切斷美澳之間的交通線，先將澳大利亞孤立起來，然後對同盟國軍隊實行各個擊破。
1942年4月初，聯合艦隊提出了中途島作戰問題，日本軍令部和聯合艦隊之間展開了長時間的爭論，軍令部提出6點反對理由，但聯合艦隊司令山本五十六堅持自己的意見。他認為日本在太平洋全盤戰略的成敗，取決於能否殲滅美國艦隊，進攻中途島就能誘出包括航空母艦在內的美國海軍主力，在決戰中將其消滅。如果美國人迴避決戰，日本的防禦圈就可輕鬆地推進到中途島和阿留申群島西部，在戰略勢態上得到許多好處。
4月18日，美國杜立特中校的航空隊從距日本海岸700海里的航空母艦「大黃蜂號」上起飛，以單程直飛的方式，轟炸了日本本土的東京、橫濱、川崎、橫須賀、名古屋和神戶等城市，完成任務後在中國浙江衢州機場著落。由於這次事件的刺激和山本五十六的不妥協態度，日本軍令部很快同意了進攻中途島的方案。日本在太平洋的戰略計畫分三個階段：1.繼續向索羅門群島深入，攻佔圖拉吉島、新幾內的莫里斯拜港，使澳大利亞進入轟炸機航程內；2.完成第一階段任務後，聯合艦隊立即執行中途島和阿留申群島作戰計畫；3.如在上述作戰中殲滅美國艦隊，則繼續向東南方向前進，切斷美、澳之間的聯繫。
1942年5月3日，當日本在進行中途島作戰的圖上演習之際，日本海軍井上成美的第4艦隊，按預定計畫在南太平洋發動攻勢，日、美兩國海軍在珊瑚海海面交戰。井上成美第4艦隊投入4艘航空母艦，以掩護陸戰隊對莫里斯拜港和索羅門群島中的圖拉吉的攻擊。美國海軍弗萊徹中將從沙摩西地區，率領一支以「列剋星敦號」和「約克鎮號」兩艘航空母艦為核心的特混艦隊，向珊瑚海進發，迎擊日軍。5月7日上午，在「列剋星敦號」和「約克鎮號」上起飛的美機發現了日本輕型航母「祥鳳號」，立即發起攻擊，在30分鐘內將其擊沉。日本方面立即將原打算在莫里斯拜港登陸的部隊從海上撤回。5月8日上午，在「瑞鶴號」和「翔鶴號」上起飛的日機跟蹤尾隨一部分返航的美國搜索機群，終於發現了「列剋星敦號」、「約克鎮號」兩艘航母，差不多同時，這兩艘航母上已起飛的美機也發現了日本方面的兩艘航母。幾乎在同時，雙方指揮官下達了攻擊命令，於是雙方的飛機都齊向對方航母狂轟猛炸。這場混戰持續到下午結束，結果美國艦隊中「列剋星敦號」航母被擊沉，「約克鎮號」損失飛機66架。日本艦隊的「翔鶴號」航母受重傷（以致不能參加即將開始的中途島之戰），損失飛機77架。美軍艦隊首先退出戰鬥。5月9日，日本艦隊實行追擊未果，後亦返航。珊瑚海之戰開創了海戰史上的新紀元，這是有史以來，交戰雙方第一次在目視距離之外進行攻擊。
珊瑚海海戰結束16天後，日本聯合艦隊司令山本五十六親自率領海軍主力艦隊出發，實施中途島戰役。其兵力配置和作戰計畫如下：
⒈先遣潛艇支隊：小松中將指揮的16艘潛水艇，在夏威夷到中途島之間的美海軍必經之路設伏，攻擊前來增援之敵。
⒉中途島佔領部隊：由邁藤中將指揮，其掩護集團為戰艦2艘、巡洋艦12艘、驅逐艦7艘；支援集團為巡洋艦4艘、驅逐艦4艘；運輸集團為運輸船12艘（載5000名登陸部隊），驅逐艦11艘；水上飛機集團為水上機航母2艘，驅逐艦1艘；掃雷集團為掃雷艇4艘。其任務是負責中途島等島嶼的佔領。
⒊航空母艦攻擊兵力：由南雲忠一中將指揮，「赤誠」、「加賀」、「蒼龍」、「飛龍」4艘重型航母組成核心，加上2艘戰艦、2艘巡洋艦、12艘驅逐艦。其任務是負責對中途島的空中打擊，以減輕登陸部隊的壓力，而當美國艦隊出現時則應立即予以攻擊。
⒋進攻阿留申的兵力：由細萱中將率領，輕型航母2艘，水上機航母1艘，驅逐艦12艘，運輸船6艘分載2000名登陸部隊。其任務是攻克阿留申群島西部的阿圖島和吉斯卡島。
⒌主力機動兵力：由山本五十六親自率領，戰艦3艘，輕型航母1艘，水上機航母2艘，驅逐艦13艘；另附有高須中將率領的阿留申支援兵力，戰艦4艘，巡洋艦2艘。其任務是游弋於中途島和阿留申群島之間的海面上，隨時策應兩個方面的作戰，一旦美國海軍主力在任何一個方向出現，就立即前往會同該方向上的分艦隊進行決戰。
美國太平洋艦隊司令尼米茲早在珊瑚島海戰前，已風聞日本將進攻中太平洋地區的美軍島嶼。5月14日，美軍海軍情報部門成功地破譯了山本五十六下達給艦隊指揮官的長篇作戰命令，但其中的進攻目標「AF」尚不清楚。美方猜想可能是中途島，於是「投石問路」，讓中途島守軍用明碼拍發了一份「島上淡水設備損壞」的電報。果然，山本五十六又用無線電向艦隊通報了「AF」缺乏淡水的情況，讓進攻部隊帶上淡水設備。至此美國人完全摸清了日本人的情況。
尼米茲針對日本作戰意圖，制定了如下應付方案：弗萊徹指揮的第17艦隊和斯普勞恩斯指揮的第16艦隊應在日本潛艇支隊設伏前，到達中途島東北方向300海里外隱蔽待機，並處於對方航母上飛機的攻擊航程之外，以確保航母安全，待中途島上的美軍長航程飛機發現日本航母后，立即發起進攻；同時也加強中途島上的防登陸措施，並轉移該島上的空軍及主要軍用設施。
美國參加會戰的兵力如下：第17艦隊，由弗萊徹指揮，包括「約克鎮號」航母、2艘巡洋艦、5艘驅逐艦；第16艦隊，由斯普勞恩斯指揮，包括「企業號」和「大黃蜂號」航母、巡洋艦6艘、驅逐艦9艘。在中途島上的守軍有一個海軍陸戰隊營，一個海軍陸戰隊飛機大隊，包括54架戰鬥機和轟炸機；一個陸軍航空支隊，包括23架重型轟炸機，即「空中堡壘」；另外還有巡邏大隊派出的32架水上飛機。
6月3日，美軍基地飛機偵察發現了中途島570英里處的日本運輸艦隊。美軍立即有9架「空中堡壘」式重型轟炸機升空，下午9時，向其攻擊但無一命中，中途島會戰由此拉開序幕。當美軍岸基飛機在作這個攻擊時，美國3艘航母正待命在預定攻擊點東面640公里處，即中途島東北480公里處。弗萊徹正確判斷出日本航母主力艦隊必從西北逼近中途島，為隱蔽接敵，他向南行馳靠近中途島。6月4日，當他距中途島320公里時，南雲的航空母艦也已到達中途島以西386公里的海面上，第一波攻擊機立刻升空，向中途島飛去。航母「赤誠號」、「加賀號」上的第二攻擊波裝上魚雷和穿甲彈，準備附近一旦發現美國艦隊，立即實施攻擊。美軍也迅速發現了日本攻擊機群，美軍中途島岸基飛機立即起飛向南雲艦隊逼近。但美機不是日本零式戰鬥機對手，紛紛被擊落，轟炸機也在日戰鬥機和護衛航母的艦隻高射火力網的兩面夾擊下損失慘重。第一個回合，日本人交了好運，不僅全殲美機，而且成功地轟炸中途島上的美軍基地，這段時間為6月4日清晨3點到7點。
從7點開始，南雲接到中途島攻擊機群的報告說，該島還需進行第二次轟炸。南雲只好命令航母甲板上的飛機卸下魚雷和穿甲彈，這些是專門用於炸毀軍艦的。現在只好改裝轟炸基地用的燃燒彈和爆破彈，以繼續對中途島進行第二次打擊，這就至少需要一個小時。7點28分，日本偵察機在離聯合艦隊200海里處發現10艘美國軍艦，這消息對南雲簡直是個晴天霹靂，他要求偵察機迅速查明艦種，並停止正在進行的裝彈運作。8點9分，偵察機報告美國軍艦為5艘巡洋艦和5艘驅逐艦，南雲鬆了一口氣。8點20分，偵察機又報告說好像有一艘航空母艦。南雲根據美國艦隊的規模判斷，對方至少有一艘航空母艦。
這樣，攻佔中途島已變得不太重要，首先要對付突然出現的美國艦隊，因為日本方面在進攻中途島時，獲得情報說美國的兩艘航空母艦還在南太平洋，沒想到突然出現在附近。南雲現在