美日两支舰队正相对而行。“大黄蜂号”和“企业号”在驶向“运气点”与第十七特混舰队会合途中，度过了前一天的灾难，恢复了正常。5月30日，这两艘航空母舰进行了射击练习和常规检查。11：30，“大黄蜂号”舰长米彻尔在舰上进行了非司法惩戒，宣布对两名水兵各关五天禁闭并只许吃面包、喝水。原因是一人“接受现金提供洗衣优惠”，另一人“拥有未经批准的衣服”。舰上的生活要求是简朴庄重。
这天，中途岛开始实行空中搜索。拉姆齐的程序计划基于两点设想：一、“在一般情况下，在该岛西北300-400海里的海区能见度会降低”；二、这样就“很难提前一天发现从这一方向来犯的敌舰队”。因此，从现在起每天清晨敌人都有可能发动进攻。“东北方向的低能见度海区既可掩护敌人的夜航，同时也会影响敌水面航行的精确度，使其无法夜间起飞。”拉姆齐由此进一步推断，“敌人将在下半夜一两点钟时通过气候恶劣的海区，但只有在天色微明时确定自身方位之后才会发起攻击。”美空防部队判断日军将于当地时间04：30-05：00从距离中途岛150-200海里处派出飞机，于06：00左右开始攻岛。
从上述前提出发，拉姆齐的计划要求尽早开始空中搜索。该计划规定：04：15，侦察机出动，15分钟后，B-17轰炸机起飞，其余飞机待侦察机飞出400海里后行动。这一行动计划“当然增加了东岛后勤供应上的困难，因为B-17飞行4小时以后才能将其负重降到可以在岛上安全降落的程度”。这样做耗油量很大，但舍此则别无良策。唯一的替代办法是把这些“飞行堡垒”留在地面上，但拉姆齐不会冒这种风险。
然而在这个阶段，拉姆齐最担心的是日军在威克岛的陆基飞机夜袭中途岛，特别是夜袭东岛上的储油系统。因而他一直在想着威克岛。大约09：45，PBY8V55号报告说“遭敌机攻击”。10：08，PBY2V55号巡逻机也说遭到攻击。5分钟后，8V55号机报告自己位于北纬26°55′、东经173°20′处。10：35，该机报告自己正返回基地。11：12，它又报告说攻击它的是一架三菱双引擎轰炸机。6分钟后，另一架巡逻机报告说攻击它的是一架四引擎轰炸机。
这样的现场报告反而使人糊涂。实际情况是：两架卡塔林纳式飞机在“以中途岛为圆心、500海里为半径的圆周与以威克岛为圆心、600海里为半径的圆周的两个交点处”分别与两架从威克岛出发执行例行巡逻任务的日本陆基轰炸机相遇。这两架日机——一架双引擎，一架四引擎——重创了这两架速度很慢、不堪一击的PBY，打伤一名海军士兵。这次遭遇战产生了长远的影响，最后海军终于同意了飞行员们的看法，认为“卡塔林纳式”确实不适用于战斗巡逻。拉姆齐有力地表明了这一点。他沉痛地报告说：“在这两次接触中，PBY作为搜索机的弱点暴露无遗。日军任何型号的飞机都能够攻击它，而且也确实攻击了它。”（着重部分是拉姆齐加的。）
这一事件对美军有好处。拉姆齐从遭遇点的位置和所判断的日轰炸机速度可以相当准确地猜出威克岛是何时派出这批巡逻机的。他记下了下述结论供日后参考：“……如果攻击威克岛，日落时分最为适宜。只有这时这些日机才停在机场上。”
然而，当时的问题是，是否要用B-17来进行搜索。拉姆齐认为不要用。因为第一，使用B-17进行搜索会削弱他的攻击力量；第二，他并不想让日本人知道中途岛上已部署了四引擎陆基轰炸机。
那天，又有7架体型庞大、姿态优雅的B-17从瓦胡岛飞抵中途岛。陆军第七航空队威利斯·P.黑尔少将31及22名军官、约50名士兵也随机到达。麦考尔安排这些新到的官兵住进了帐篷。他更换了MAG-22的无线电作战频率，因为原先的频率在一次防空演习中使用过了。航空雷达昼夜不停地运转着。这一天的活动用去了大约2万加仑汽油，而且，正如麦考尔所说，“运输设施的使用达到了极限”。
麦考尔快要山穷水尽了。5月31日（星期天），又飞来9架B-17。从完成中途岛的搜索和攻击任务的角度考虑，他当然表示欢迎。可是“跑道上早已拥挤不堪”，“夜间滑行和起飞”都是“极端危险的”。随机到达的B-17队指挥官小沃尔特·C.斯威尼陆军中校及30名军官和60名士兵只好住帐篷，有啥吃啥。麦考尔在正式的工作日记中写道：“军官食堂约有175人用餐，而且是日夜供应。”
新到的B-17“飞行堡垒”的飞行员几乎连装炸弹舱油箱的时间都不够，载弹量才到一半，还没有时间自行保养，拉姆齐就命令他们起飞了。尼米兹的命令是：只要有可能，5月31日和6月1日，每天必须派出B-17对中途岛以西700海里处日军可能的集合地点进行侦察，而且，飞机必须及时起飞，以保证于当地时间15：00到达指定位置。星期日，整个搜索弧区域天气晴朗，非常易于观察，只有280°以北方向300海里之外的海区气象几乎为零—零32，根本无法搜索。这次搜索没有发现敌人，但派出的B-17队迷了航，使大家忙碌起来。拉姆齐只好“同时使用雷达和无线电测向”为其导航。最后一架迷航的飞机于6月1日03：50左右才返回，迟到了四个半小时多。
这样的形势无助于缓解燃料的紧张。这天的油耗惊人，高达6.5万加仑。麦考尔用常用的电报式语言记录道：“……这里及沙岛燃料问题极为严重。”
麦考尔并未在日记中记下全部令人不安的事实。我们知道，守岛部队已在各重要地点安放了爆破炸药。如果日军登陆成功，他们就得把部分设施炸毁，以免它们落入日军之手。当然，燃料供应设施也在炸毁之列。倒霉的是，5月22日，有个作业小组在检验炸药引爆线路时不慎引爆了临时汽油存放点。一名海军陆战队军官尖刻地说：“这些炸药可以防笨蛋，但不防水兵。”数千桶宝贵的燃料化为冲天大火，严重地影响了岛上航空兵执行任务。虽然航空兵急需飞行训练，但由于缺油，只好作罢。更糟的是，必须直接用油桶给飞机进行人工加油，如麦考尔所说，“这样干又慢又累”。
尼米兹听到中途岛出事的消息后异常担心。他说：“时间越来越紧迫，中途岛很需要那些油。”他临时租用了一艘叫“卢肯巴赫号”的货船，派它将最后一批桶装航空汽油火速运往中途岛。该船进港后，麦考尔又遇上了麻烦。刚刚抛锚，船上就吵着说超过了规定时间。于是，当晚，船上的大副、二副、水手长等人用绞车和海军陆战队员一起卸下了油桶。
斯普鲁恩斯的舰队以蛇形运动方式破浪前行，去同弗莱彻会合。他们也在为燃料问题担心。“企业号”和“大黄蜂号”从“西马伦号”和“普拉特号”油船上加满了油。这是战役开始前的最后一次加油了。这天，“大黄蜂号”不但加了油，还得到了荣誉。14：25——用该舰航海日志上不带感情的语言——“美国海军上校马克·A.米彻尔宣誓就任美国海军少将。”对这位优秀的海军军官而言，这一晋升是受之无愧的。是他的航空母舰把杜利特尔的轰炸机运至可以飞抵东京的航程范围内。
南云的所有舰船也在那天（东京时间6月1日）顺利地加了油。但是源田住进了病员舱。这位航空参谋自从南云部队离开柱岛锚地以来身体一直不适。恼人的感冒及更严重疾病的症状消耗了他的精力。最后医生诊断他患了早期肺炎，急忙送他住进病员舱。
“我看是劳累所致。”源田自己认为。毫无疑问，这话十分正确。早在1941年初春，他就为山本攻打瓦胡岛美太平洋舰队的设想倾尽全力，几乎到了痴迷的地步。如果说山本是空袭珍珠港计划之父，那么源田应该算是该计划之母。是源田注入了自己的精神，发挥了自己的智慧，使计划得以问世，又是源田用自己的心血哺育该计划成型，保护它不受来自各方面的干扰。1512月7日上午的成功使他欣喜若狂，因为他看到了自己的希望和信念的正确性。那次成功也赋予了他新的重任。从那以后，南云把他看作万事通。几个月来，南云取得了一连串令人难以置信的胜利。在这几个月里，源田一直在南云左右为他出谋划策，地位仅次于参谋长草鹿，确实，1941年和1942年初的源田应该是值得心理学家或社会学家研究的军中智人的完美典范，是研究紧张状态的经典案例。如今，上天终于发怒，对他作出了惩罚。
此后几天，由于住病员舱，源田未能与舰桥上的指挥官接触。南云和草鹿实在太忙，不能和他聊天。当然，参谋中的一些熟人和一些飞行员常来探望，把重要的情况告诉他。然而，在海战前极为关键的3天里，南云未能得到这位在海军航空兵作战方面最有发言权的军官的直接帮助。
5月31日（东京时间6月1日），山本的主力部队原定要次日加油，便派“凤翔号”的巡逻机去寻找油船。据“鸣户号”油船报告，它们比原定位置落后约30海里。但是‘凤翔号’的巡逻机并未发现它们。山本又派第九巡洋舰战队和两艘驱逐舰去寻找，并指示它们找到后即行加油。
身材粗壮、挺胸收腹的山本穿着耀眼的白色军服站在舰桥上。帝国海军规定6月1日起改着夏服，但宇垣通知舰队其他人员暂不换装，何时换装，另行通知。天气仍然很凉。宇垣觉得“过早改着白色夏服，在舰桥上呆久了会影响健康”。
10：00许，一架侦察机报告说舰队左舷8000米处有一敌潜艇。驱逐舰“时雨号”和“绫波号”“立即前往进行猎杀，同时舰队向右加速行驶，进行规避”。三和对报来的敌情表示怀疑。接着，“凤翔号”发信号说已经击中，根据是看见水面上有一层20米宽50米长的油膜。但这不一定是进攻的结果。可能他们误认为这片油膜表明水下有潜艇。三和还指出，有时人们会误把上浮的鲸鱼当作潜艇。
然而，那天其他地方也发现了潜艇。威克岛的一架水上飞机在该岛北东北和东北方向的400-500海里水域发现数艘潜艇，沃特杰岛的一架飞机在该岛北东北方向500海里处发现一艘潜艇。宇垣得到这些报告后，判定美国人已对日军企图有所觉察。日方监听到的夏威夷地区的180多次无线电联络中，标明“紧急”的有72次之多。
“可以认为敌人对我方行动肯定已有觉察，并正在准备迎击我们。”宇垣写道，“特别是，几乎可以肯定他们已于中途岛西南方600海里附近部署了潜艇。它们与飞机一起加强了对该岛的警戒。”其实，英格利希的潜艇警戒线几乎在中途岛的正西方。
那天晚上，另一条令人不安的消息传到“大和号”上，使军官们大为气恼。三和写道：“悉尼电台说日军在悉尼港内发起了攻击，但有关部队却无正式报告，因而进攻详情不得而知。我很担心。他们很可能未能返回。”
澳大利亚电台谈到了日本人搞了一次袖珍潜艇袭击，说日本人这样做是雕虫小技，愚蠢而又徒劳。宇垣对袖珍潜艇作战很感兴趣，他本人就有不成功便成仁的想法。他对那些作战勇敢但却毫无建树的年轻人特别宠爱，至少在他无所不谈的日记里可以看出这一点。他写道：“可以设想，这些潜艇的攻击一定给敌人造成了相当大的破坏。愿老天保佑艇员们安全返回。”
呜呼！宇垣对潜艇的破坏性如此深信不疑，为部下的安全如此虔诚祷告！可是，唯一的破坏仅仅是：一枚鱼雷从目标美巡洋舰“芝加哥号”下穿过，炸掉了作为营房的一艘老式渡船的船底，炸死了一些水兵。“芝加哥号”发现了袭击者，向它开炮，但由于这艘袖珍潜艇就在该舰鼻子底下，距离太近，因而炮打高了，未中。就这么小事一桩，帝国大本营却发表了失实的、又劲头十足的公报，绘声绘色地描述英国战列舰“沃斯派特号”在悉尼港如何中雷起火，如何沉入海底。
那天，《日本时报与广告报》发表社论，对美国海军的实力进行评论。社论使正在吃早餐的读者大为振奋。社论说：
现在美国正在拼命建造战舰，这是十分自然的事。但是战列舰并非一朝一夕就能建成的。在空中力量方面，美国8艘航空母舰丧失了5艘，从而遭到了最沉重的打击。等美国重建起舰队时，日本也能建成同样数量的战舰。在舰艇设计方面，事实已雄辩地证明日本的舰艇优于美国。而且，重建的美国舰队的舰艇不可能全部同时出现，一定是造一艘出现一艘。这样，它建一艘，我们就消灭一艘。难道还有什么力量能阻挡我占尽优势的日本海军这样做吗？再说，美国舰队的机动性已经随着其海军基地逐个为日本所占领而遭到了几乎难以置信的削弱……
想到这些，世上还有哪个有头脑的人会相信美国能对日本发起成功的进攻？美国人除了无休止的挫折和失败还会得到什么呢？
美国人根本没有想过什么“无休止的挫折和失败”，他们抗击日本威胁的准备工作丝毫未受影响。“希望能与日水面部队交战。”VF-6的飞行日志记录者又生气地加了一句，“天空多云，海面平静——小日本又像往常那样有了好运气。”
中途岛也在为自身安全高效率地进行着准备。次日，即6月1日，在中途岛西西南方向450-480海里处，两架执行巡逻任务的卡塔林纳式飞机与两架巡逻的日本轰炸机遭遇。09：45，其中一架PBY报告在中途岛228°方位、距离500海里处遭到日机进攻。15分钟后，该机进一步报告说刚才攻击它的是两架轰炸机。不到6分钟，它又报告了自己的准确位置：距离560海里、方位230°。此后，中途岛收报台再没有接到该机报告，直至其请求返港。收报台指示它等待进一步指令。然而，5分钟后，这架侦察机突然回话：“我正在返航，3人受伤。”10：42，另一架侦察机报告说遭敌进攻，但未报出方位和距离，不到12分钟，它又报告说：“我正在返航。”这两架PBY返抵中途岛，带回了一名受伤的军官和两名伤兵，从而进一步证明这种体大笨重的飞机确实不经打。
这次遭遇的消息传到南云的旗舰“赤城号”上。渊田在病员舱的病床上伸了伸手脚，然后作了点计算，日军曾估计美中途岛空中巡逻半径不超过500海里，但是根据刚刚收到的这一事件的报告，遭遇点位于沃特杰岛北东北500海里处，这表明中途岛守军已将搜索半径扩大到700海里。
渊田又算了一下，得出结果后皱起了眉头。如果美国人飞出中途岛这么远，那么现正在中途岛以西1000海里处，以每天大约240海里的速度向东北方行驶的输送船团6月3日就将进入美国人的巡逻圈。这比机动部队对中途岛实施软化打击的日期提前了两天。作战计划要求田中有意使自己的船队被美国人发现，以使他们误认为日军将以南方为主攻方向。但是，自我暴露的时间应该是在6月6日，即N-1日。33所以，即便从其自身安全考虑，田中可能也来得太快了。
史汀生比渊田还要担心！那天上午在华盛顿，史汀生召开了军事委员会会议。会上，马歇尔报告了他的西海岸之行。这位陆军部长说：“我们正在抽调一切可能抽调的飞机以便派出去对付日军这一威胁。形势十分严峻。他们在运载舰艇——航空母舰方面——的实力比我们强得多。而且，我们的战列舰为了得到陆基飞机的保护，就得紧靠海岸。然而，如果海军审时度势，不冒险驶出空中保护伞之外，我们也许能够将他们（指日军）诱入我们可以有所作为的位置——揍他几下就跑，这样也许能扯平双方海军的态势，或许还能更好一些。”
史汀生对即将到来的战役的预想至少是有趣的。他认为战役将在加利福尼亚州南部海岸之外的某海面打响，美国的战列舰将提心吊胆地靠近海岸。如果海军各机动部队不离开陆军的陆基轰炸机的保护，还有可能瞅准机会打它几下，稍稍缓和一下难以取胜的战局。
第一航空舰队司令南云忠一海军中将
（左）渊田美津雄海军中佐，袭击珍珠港时，任“赤城号”飞行队长，由于患阑尾炎未参加中途岛战役（左下）日本海军联合舰队司令山本五十六海军大将（右下）第二舰队司令近藤信竹海军中将
日本潜艇
（上）1942年5月27日，切斯特·W.尼米兹向小克拉伦斯·韦德·麦克拉斯基海军少校颁发优异飞行十字勋章
（右）美太平洋舰队司令切斯特·W.尼米兹海军上将
第六陆战守备营营长哈罗德·D.香农上校
第十六特混舰队司令雷蒙德·A.斯普鲁恩斯海军少将
第十七特混舰队司令弗兰克·杰克·弗莱彻海军少将
最先发现日联合舰队的美海军侦察机驾驶员霍华德·P.艾迪中尉
（左上）第二航空母舰战队司令山口多闻海军少将
（右上）第一航空舰队参谋长草鹿龙之介海军少将
（下）1942年6月17日在授勋仪式上的中途岛战役的指挥官：弗兰克·杰克·弗莱彻海军少将、托马斯·C.金凯德海军少将、威廉·W.史密斯海军少将、马克·A.米彻尔海军少将、罗伯特·H.英格利希海军少将
（上）山本与日本联合舰队全体参谋人员合影
（左）第一航空舰队航空参谋源田实海军中佐，他制定了袭击珍珠港的作战计划，协助制定了攻击中途岛的作战计划，但因肺炎未能参战
（上）“鹦鹉螺号”SS168早期的照片
（下）美航母“大黄蜂号”CV-8