联合舰队和第一航空舰队幕僚们的讨论还在进行，近藤信竹海军中将率领的第二舰队也返回了濑户内海。前几天，他一直率领战列舰在日本附近的洋面上游弋，寻找起飞杜利特尔轰炸机群的航空母舰，结果一无所获。5月1日，近藤登上“大和号”参加“中途岛作战”的预备演习，他当时就对该计划表示怀疑。他向山本指出，美国的航母力量并没有受到重创，而且中途岛守军可以使用陆基航空兵，但日军不能。鉴于此，他希望不打中途岛，而集中力量切断美国和澳大利亚之间的航线。
可是，山本拒绝更改中途岛战役计划。他对近滕说，只要能够做到出其不意，就没有理由认为日本不能再次取胜。对此，近藤摆出了一个难题：即使中途岛拿得下，守得住，那么联合舰队准备如何向它提供后勤保障？宇垣作了十分蹩脚的回答：如果真的无法保障后勤，完全可以先摧毁尚存的一切，然后撤出。总之，联合舰队的幕僚们没有进一步考虑实际存在、而且至关重要的后勤问题。
近藤的建议没有被采纳。当天就开始图上推演。整个1942年暮春和夏季的作战将分四个阶段进行，进攻中途岛只不过是整个行动的起点：
第一阶段：联合舰队主力部队将攻占中途岛；一支机动部队将攻占阿留申群岛西部。以此举逼出美太平洋舰队后，日军随即对其实施决定性打击，使其在以后几个月内不能成为一支主力。
第二阶段：完成中途岛—阿留申群岛作战任务后，大部分战列舰将返回本土待命，其余参战部队在特鲁克集结，准备7月初进攻新喀里多尼亚和斐济群岛。
第三阶段：南云的航母部队将空袭悉尼和澳大利亚东南部其他要地。
第四阶段：南云舰队与新喀里多尼亚—斐济参战部队在特鲁克会合，补充给养。8月初，联合舰队将以全部兵力攻打约翰斯顿岛和夏威夷。
庞大的图上推演由宇垣主持，自始至终，他一直不切实际地盲目乐观，态度强硬。他深信根本不会出现日本人不能完全控制的局势。因此，他不允许出现任何可能严重影响演习顺利达到预期结论的情况，他毫无顾忌地对其他演习裁判作出的不利裁决予以否定。
山本调集200余艘舰船参加这一大规模战役，并确定6月7日为N日9。选择这一天发起进攻可以使南云和近藤两支舰队有充足的时间进行彻底检修，同时，这一天又是在未来一个多月时间里利用满月进行夜战的最后一次机会。按照计划，N-5日，即6月2日，小松辉久海军中将的先遣潜艇部队将在中途岛以东设置由三个部分组成的警戒线，以便侦察敌舰队活动情况。第三潜艇战队（伊-168、伊-169、伊-171、伊-174、伊-175）将部署在北纬19°30′-23°30′、西经167°一线；第五潜艇战队（伊-156、伊-57、伊-158、伊-159、伊-162、伊-165、伊-166）将部署在北纬29°30′、西经164°30′至北纬26°10′、西经167°一线，最后，第十三潜艇分队（伊-121、伊-122、伊-123）将作为补给队，向利相斯基岛和弗伦奇弗里盖特沙洲运送汽油和柴油。
按照海军军令部三代的计划，这些潜艇还负责为两架自重31吨、飞行距离为4000海里的川西2式水上飞机加油的任务。这两架飞机将从沃特杰环礁起飞，在弗伦奇弗里盖特沙洲接受潜艇加油，并对敌兵力及活动进行侦察，因为日本战前在瓦胡岛建立的出色的谍报机构已经痛失。在3月4日，两架这种水上飞机飞抵珍珠港上空作摹拟投弹练习并投下几颗炸弹，但完全是为了吓唬对方。
虽然水下先遣任务极为重要，但潜艇部队司令小松却没有亲自参加演习。不过，他的参谋都参加了。在中途岛作战计划的正式命令中只字未提潜艇搜索任务。这类作战命令中的潜艇部分通常是由山本的潜艇参谋有马高泰海军中佐负责起草的，但出于某种原因，黑岛告诉他不必这样做。
就位的下一支部队是细萱戍四郎海军中将的北方部队。他们将于N-3日（6月4日）进攻阿留申群岛。这支庞大的舰队令人生畏。它辖有3艘重巡洋舰、3艘轻巡洋舰、1艘辅助巡洋舰、12艘驱逐舰、3艘扫雷舰、1艘布雷舰、3艘共载1200人的陆军登陆队和1250人的海军登陆队的运输舰，还有2艘航空母舰——载有16架战斗机和21架鱼雷轰炸机的“龙骧号”和搭载24架战斗机和21架俯冲轰炸机的“隼鹰号”。
主攻方向是中途岛。南云的第一航空母舰突击部队将于N-2日（6月5日）从中途岛东北约250海里处开始行动。任务是：清除攻击范围内所有敌水面及空中部队，摧毁中途岛的海岸设施。按原计划，南云将率领袭击珍珠港时的6艘航空母舰，但由于“翔鹤号”和“瑞鹤号”仍在南太平洋作战，不知能否赶来参战，但他能指望“赤城号”、“加贺号”、“飞龙号”和“苍龙号”4艘航空母舰投入中途岛作战。“赤城号”和“加贺号”共搭载了42架战斗机、42架俯冲轰炸机、51架鱼雷轰炸机。“苍龙号”和“飞龙号”也有同样数目的战斗机和俯冲轰炸机，还有42架鱼雷轰炸机。南云的支援舰艇有战列舰“榛名号”和“雾岛号”、重巡洋舰“利根号”和“筑摩号”、轻巡洋舰“长良号”，还有11艘驱逐舰。
该计划要求由1艘驱逐舰“千岁号”和1艘巡逻艇“神川号”组成的藤田类太郎海军少将的水上飞机母舰部队于次日攻占中途岛西北约60海里的库雷岛。这样，24架舰载战斗机和8架侦察机将以库雷岛为基地支援主力登陆。
根据作战演习中的计划，从塞班岛出发、由12艘运输舰和3艘由驱逐舰改装的快速运输舰组成的田中赖三海军少将的输送船团将于同日（6月6日）与从本土向东稍偏南运动的近藤的中途岛攻击部队主力会合。为使美国人误以为日军主力来自南方，田中的船队须在此时故意让敌方发现。这就需要精确地计算时间：攻击部队既要被敌人发现，又不能过早暴露。
N日凌晨，田中少将的5000人将进行登陆，同时从关岛开来的栗田健男海军中将的重巡洋舰“熊野号”、“三隈号”、“铃谷号”、“最上号”以及2艘驱逐舰实施近距离支援。近藤的主力——战列舰“金刚号”、“比睿号”，重巡洋舰“爱宕号”、“鸟海号”、“妙高号”、“羽黑号”，轻巡洋舰“由良号”，8艘驱逐舰，以及载有12架战斗机和12架鱼雷轰炸机的小型航空母舰“瑞凤号”——将留在中途岛西南稍偏南处掩护侧翼。
山本的主力部队呢？由“日向号”、“伊势号”、“扶桑号”、“山城号”等4艘战列舰、2艘轻巡洋舰及12艘驱逐舰组成的警戒部队由高须四郎海军中将指挥，将按计划为进攻阿留申群岛的部队提供警戒。山本所在的“大和号”由战列舰“长门号”和“陆奥号”护卫。轻巡洋舰“川内号”、9艘驱逐舰、搭载8架轰炸机的小型航空母舰“凤翔号”、携带水面作战时用以骚扰美舰的袖珍潜艇的水上飞机母舰“千代田号”和“日进号”，均作为支援部队。
这样，山本的指挥位置将位于中途岛西北600海里处，远离潜在的战场。高须的警戒部队在山本以北500海里处。作为整个作战尖兵的南云部队将在山本以东300海里处。最后，这时已经从阿拉斯加海域返回的角田觉治海军少将的第二航空母舰攻击部队将位于警戒部队以东300海里处。
如果一切按照计划进行，这支庞大的舰队将分散在中太平洋北部1000海里的水面上，等待N日后的某个时候美国太平洋舰队在地平线上出现。
虽然兵力很分散，但如出现不测，仍可合兵一处集中对敌。不过，没有人相信真会出现这种情况。“几乎所有人都认为胜券在握，”渡边说，“美国舰队大部在大西洋。据此，我们相信日本海军在太平洋居于优势。如果指挥得当，不可能不取胜。”这本身就有个很大的“如果”问题，而且，这个计划无疑是以美国人的行动都不出日本人所料为基础的。
飞行员们痛心地看到，联合舰队没有按照山口在4月下旬的会议上提出的方法进行改编。“主力”这个称号意味深长。尽管山本侈谈要坚持进攻原则，要发挥海军航空兵的威力，但他仍然——也许是下意识地——视战列舰为舰队的皇后。万一美国人提前出现，南云的航空母舰将承受全部正面压力，而这时这些战列舰会在哪里？山本在南云西面300海里，高须在南云北面近1000海里。如果真出现紧急情况，即使本领再大也无济于事，还不如留在柱岛节省些燃料算了。而南云所需的警戒和保障还得靠自己解决。他的2艘战列舰、2艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰并不能为4艘——也许是6艘——航空母舰提供有效的掩护。
然而，几个月来在南方海域战事中晒黑了皮肤、养壮了身体的第一航空舰队的军官们十分自信。他们性格不同，对上述顾虑的反应也不同：有的恼怒，有的厌恶，有的扫兴，有的嘲笑逗趣。但就是没有人产生警觉，没有人预感到即将灾难临头。他们觉得单凭自己的力量也完全可以取得“中途岛作战”的胜利。
在复杂的图上推演过程中，一些作战指挥官注意到联合舰队的幕僚们严重低估了敌方的能力，而且，出现重大困难的时候，宇垣总是随意将其歪曲成对日方有利的条件。但是，他们谁也不想提反对意见，免得宇垣大发雷霆。他们认为即使提了也无济于事。联合舰队司令部的幕僚们和战术指挥官们都争先恐后地表达自己的信心。
在图上推演时，有一次，宇垣和黑岛都提出问题：当第一航空舰队的战斗机全部出动为进攻中途岛的轰炸机护航时，他们准备怎样保护航母不受敌轰炸机的攻击，大家不约而同地看着源田——而不是南云，等着他作出回答。
自开战以来，每次只要是源田发牌，南云总是牌运亨通，但是他却从不要求摊牌。南云深信自己握有象征幸福的蓝鸟，也就越来越依靠这位才华横溢的航空参谋。而且，“其他参谋对他（源田）有某种敬畏”。心直口快的人公开地把这支机动部队叫作“源田的舰队”。
才能不及源田的人乐得不加质疑地全盘接受。但源田是个优秀军官，对这种情形感到很不自在，有时感到十分可怕。原因之一是，南云具有多年宝贵的实战经验，却不提出敏锐的问题，不发表有益的质疑，这样，源田就没有机会来思考和厘清自己的想法。这就像试图在薄绸上而不是在皮带上磨剃刀一样。更重要的是，南云的态度表明他并没有进行认真思考，并没有真正吸取海军航空部队的理论和实践经验，只是盲目相信源田的工作。源田和南云一样充满了自信，但他很清楚谁都会犯错误。想到自己不成熟的建议可能会影响国家的前途，他不禁起了一身鸡皮疙瘩。
这次，听到宇垣和黑岛的谈话，注意到大家渴望的眼神，源田陶醉于胜利之中，一时忘了谨慎二字，脱口而出回答说：“铁袖一触！”他不是在故弄玄虚；这是一句富有诗意的话，用现在美国人的话来说就是：“我们要把他们打垮！”
宇垣早就觉得第一舰队的年轻军官们妄自尊大。他听到源田的回答后，提醒南云：必须考虑到敌人突围的可能性。然而，字垣自己随即抵消了这一告诫可能产生的好作用。在图上推演时，出现了宇垣担心的局面：在南云的战斗机全部飞离航空母舰前往攻打中途岛后，美国部队突破防线轰炸了南云的航空母舰。这时图上推演的裁判奥宫正武海军少佐裁决说，敌机9颗炸弹中的，击沉“赤城号”和“加贺号”。可是宇垣不容许下级这样“犯上”。他立即宣布奥宫的裁决无效，说敌机只有3颗炸弹中的，击沉了“加贺号”，轻伤了“赤城号”。此后，在进行第二阶段图上推演时，他满不在乎地让“加贺号”从海底复活，参加进攻新喀里多尼亚和斐济的战斗。
除此之外，在图上推演中，“美国”舰队并未出动进行决战，虽然实际上存在着这种可能性。统率假想敌的是松田海军大佐。源田后来回顾此事时认为：“松田在图上推演时的指挥（没有美军的特点）可能使我们对美军的作战思想产生了错误的印象。”
在关于中途岛作战的图上推演结束之前，山本指示南云尽最大努力对美太平洋舰队，特别是美航空母舰进行侦察，并作好用鱼雷进行反击的准备。因此，他要求南云部队的攻击飞机必须有一半挂带鱼雷。
山本的航空参谋佐佐彰木海军大佐负责起草联合舰队给第一航空舰队的命令。但是黑岛口头通知他不必将山本关于鱼雷轰炸机的指示写进命令。渡边负责校勘佐佐彰木起草的所有命令并与他商讨命令内容，事后他未给自己和黑岛寻找借口。不过，人们一眼就可以看出，黑岛的做法是很有道理的。南云及其幕僚已经亲耳听到了这一指示，尤其是，日本的训练和实战经验都已清楚地表明，山本关于鱼雷轰炸机比例的指示是正确的，所以根本没有必要把每个战术细节都写进命令中去。
所以，联合舰队的命令是黑岛和渡边两人协同起草的。命令中没有明确提到关于潜艇搜索和第一舰队鱼雷机进攻的问题。后来渡边回忆这段历史时坚持认为：“这是我们的错误。”然而，后来证明，潜艇问题不是个命令是否明确的问题，而是个时机问题。人们有理由认为，在计划的行动开始前，战术指挥官的手脚被束缚了整整一个月，这种做法并不是指挥战争最明智的办法。
源田十分担心，因为部队的部署太分散，这样海军似乎会看不见目标，会违反集中兵力的军事原则。在图上推演结束后的讲评会上，他就这个问题与黑岛进行了争论。源田明确表示：“作战计划的重点应该是消灭美国的舰队。为此，用于进攻阿留申群岛的部队应该也部署在中途岛方向，所有可以使用的兵力都应该用于中途岛，甚至可以等第五舰队来了再一起行动。”
“联合舰队司令长官不能眼看着首都受到袭扰”，黑岛回答说——他暗指杜利特尔的空袭，“机动部队的首要任务是支援攻占中途岛。”
原来是这样！源田明白了。在联合舰队的幕僚的心目中，中途岛是第一位的目标，美国舰队是第二位的。源田思量，自己的意思已经说了，硬拿自己的脑袋去撞南墙是没有用的。
“大和号”上召开的会议于5月4日结束。会后，曾率领鱼雷轰炸机袭击珍珠港的村田重治海军少佐大声说：“这他妈打的什么仗！简直是胡闹！‘大和号’和其他战列舰在我们机动部队后面300海里，那些大炮在我们航母部队屁股后头能他妈的顶什么用！”
渊田也说：“要是他娘的那些战列舰在我们面前，那些大炮还能派上点用场，还能有助于机动部队的行动。可是现在情况不是这样。我不禁要问他们究竟想不想打仗。”
“赤城号”在南太平洋时，摄影师牧岛贞一就已上舰。他听见他们的对话后，“认为即将开始的战役有严重的缺陷”。
“我们的司令长官根本不行，他只是个鱼雷手。”村田嘟哝着说。
“即便如此，”领航员三浦毅四郎海军中佐耸耸肩说，“我们还是会打赢的。”
村田咧嘴一笑，恢复了往常的温和。“这回可没那么好玩了，因为我们不能指望敌人自己出来。”他像往常一样调皮地对牧岛说要带他坐鱼雷机兜一圈。
看到这些无忧无虑、充满自信的日本人，人们真想知道，如果他们知道尼米兹这时候已掌握了很多有关他们的情况，他们的态度和计划是否会有变化，会有多大变化。尼米兹将军没有匆忙相信莱顿和罗奇福特报告的全部情况。这也许是敌人设下的圈套，是日本情报部门故意泄露的假情报？“我不得不进行一番认真的思考，”他说，“不过我相信我已经看出了这个问题的实质。”尼米兹主意既定，就不再浪费时间去怀疑和犹豫了。5月2日，当山本、南云及他们的参谋班子还在“大和号”上研究计划的时候，尼米兹飞到了中途岛。他在那里与海军陆战队第六营营长哈罗德·D.香农中校和中途岛海军航空站站长西里尔·T.赛马德中校一起待了一整天。这个环礁上的两个岛——沙岛和东岛可以自给，可是水上飞机机库在沙岛，其他飞行设施却在东岛。当时尼米兹并没有向他们吐露秘密，只是询问香农，要顶住日军大规模的水陆进攻，前哨基地需要些什么。
回到司令部，尼米兹亲自写了封信给中途岛的两位指挥官，称赞他们在中途岛的出色工作，通知他们已分别被临时晋升为海军陆战队上校和海军上校。接着，他说日本人准备全力进攻中途岛，据战斗情报局估计，进攻时间很可能在5月28日。他概述了敌军可能采用的战略和可能投入的兵力，并许诺将尽力援助他们。香农和赛马德读信后非常吃惊。这是可想而知的。但是他俩都没有惊慌失措。中途岛早已处于戒备状态，每天凌晨都有巡逻飞机在西部上空警戒，海军陆战队员们就连吃饭、游泳时都戴着钢盔，步枪不离身。
但是美国方面并不是所有的人都同意尼米兹对形势的估计。上层的许多人不大愿意相信日军的真正目标不是瓦胡岛，也不是美国西海岸。夏威夷司令部兼夏威夷属地军人州长迪洛斯·C.埃蒙斯陆军中将就担心日本人会首先进攻瓦胡岛，这也毫不奇怪。大约就在尼米兹到瓦胡岛就任新职的同时，埃蒙斯接替了沃尔特·C.肖特中将。总的说来，他给人的印象是严肃可畏，但想讨人欢心时，他也会显得迷人可亲。与尼米兹打交道时，他总是选用后一种态度，因为他们都忠于军种间协作一致的原则。他俩从一开始就相处得很好。在面临日本人威胁的情况下，埃蒙斯几乎每天都到太平洋舰队司令部与尼米兹共商军机大事。他当过飞行员，懂得空战的威力，也知道它的局限性。
5月3日（星期天）上午，埃蒙斯在火奴鲁鲁10体育馆对大约5000名民防队员和观众说：“由于我们这个群岛的战略地位和重要性，敌人很可能再次来进行轰炸，大规模地轰炸。这里的平民必须和军人一起战斗。”
“我们决不能自鸣得意，或认为我们不会受到攻击，”他告诫说，“我们的守备部队是训练有素的，他们时时刻刻保持着警惕，他们将给来犯之敌以打击。但是，期望我们不会遭受损失是不切实际的。”
由于珍珠港事件的教训，埃蒙斯首先考虑到他的防区所面临的直接危险，否则他就太愚蠢了。但是这一次，瓦胡岛并没有遭到直接危险。1942年5月5日，日本海军军令部总长永野修身大将在给山本的指示中说：“联合舰队司令长官将与陆军协同攻打并占领阿留申群岛西部的战略要点和中途岛。”山本对军令部总是言听计从——只要他事先就确知这些命令与他本人的愿望完全一致。