不過，兩艘巨型航母雖然結實耐操，但其他的日軍航母可就差遠了，尤其是日軍的輕型航母（日本人稱其為中型航母），比美軍的**級還要脆弱得多。♀其中艦齡較老的蒼龍號首先遭難，9架無畏式俯沖轟炸機在己方戰斗機的保護下突破了日軍戰斗機的攔截，冒著日軍小口徑高射炮射出的密集彈雨從高處直沖而下，投下了一顆顆黑色的高爆炸彈。
蒼龍號先後被三顆重達700多公斤的炸彈命中，對艦體造成了極其嚴重的破壞並引起了蔓延全艦的大火，最終于7分鐘後在連續不斷的爆炸聲中沉入大海，連同艦長在內，該艦一共有863人遇難，唯一令日本人慶幸的是，蒼龍號上的艦載機當時基本都在空中，所以倒是沒什麼損失。
發現日本輕型航母的脆弱後，美軍飛機很快就調整策略，開始集中轟炸這些薄皮大餡的更好的獵物。沒過多久，排水量比蒼龍號更大一些的雲龍號「中型航母」也步了它的後塵，雖然雲龍號成功地避過了9顆炸彈和4條魚雷，但是仍然被2顆炸彈和1條魚雷命中，只能不甘地沉入了太平洋。
同為雲龍級的天城號或許是日軍航母中運氣最糟的一艘，雖然只被一顆重磅炸彈命中，但是燃起的大火卻蔓延到了主彈藥庫，隨著一陣驚天動地的巨響，這艘標準排水量超過2萬噸的航空母艦支離破碎地沉入了海底，艦長以下1278人與艦同沉
到了這個時候。雲龍級的最後一艘葛城號已經成了日本海軍僅存的一艘輕型航母、或者說是「中型航母」，但美國人顯然並不想放過它。在遭到超過30架次美軍飛機的圍攻後，這艘航母縱然運氣極佳地一次都沒被打中要害，也避過了所有的魚雷，但先後命中的6枚炸彈還是斷絕了它所有的生機，最終于戰斗開始後的第35分鐘完全沉沒，艦長不願離開自己的愛艦，拒絕了部下的苦勸，與葛城號一起葬身于大海的波濤之中，與其一同罹難的還有1084人
由于日軍防空炮火與艦載戰斗機的拼命攔截。美軍機群將日軍四艘輕型航母全部炸沉的時候。自身也已經消耗殆盡，但是僅剩的幾十架美軍飛機卻仍在繼續攻擊，他們當中甚至有人學起了日本人的自殺性攻擊，因為既然這次中途島海戰已經不可能取勝。他們就算跳傘也很難獲救。還不如拼死多搞沉一艘日本人的航母。從電台中听到這些小伙子決絕的話語後。即使是身為太平洋艦隊司令的尼米茲也不禁熱淚盈眶，自戰爭開始以來，他從沒有一刻像現在這樣堅信美國必將勝利。因為「美國不僅僅有世界第一的工業產能，也有著不屈的民族意志。」
在美軍飛機的拼死攻擊下，被日本人撈起修復並改名為「日向」號的美國航母「大黃蜂」號多處受創，還先後被三架美軍飛機撞個正著，使得傷勢愈發嚴
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重，最終于12分鐘後沉沒，艦上人員之中陣亡和失蹤的多達974人，而這艘航母也是美軍飛機所取得的最後戰果。值得一提的是，最後11架美軍曾對同樣是被日本人修復的美國航母「企業」號發起決死攻擊，但因為飛機太少，很快就被全部擊落，僅有一條魚雷命中，令其舷側受到了一定的創傷，但由于這艘軍艦抗沉性很好，而且艦上官兵損管及時，並沒有造成任何人員傷亡，飛機也依然可以起降
早在攻擊機群發回電報之後，自知已經不可能攻佔中途島的尼米茲理智地下達了返航的命令，以免日軍殘余的飛機完成補給後再來一波攻擊。但是尼米茲不知道的是，日軍從中途島上起飛的兩架預警機一直在遠處盯著這支艦隊，雖然它們還只是技術水準不高的早期型號，但是居高臨下的優勢卻已經讓其擁有了超過120公里的對海探測距離，因此尼米茲艦隊想要擺月兌它們的追蹤可並不容易，尤其是在美國人還不知道有預警機這一新事物存在的情況下
不過，即使如此，以日軍僅剩300多架的殘存艦載機，恐怕還是難以將美軍的航母全部留下，這時戰前山口多聞想出的一個奇計就顯出了它的價值。早在制定中途島伏擊計劃的時候，山口多聞就意識到以美軍日漸強大的艦載機部隊和無以倫比的近防火力，即使成功廢掉了美軍大口徑高射炮的近炸引信，己方攻擊機群的損失也依然會相當大，僅靠艦載機加上中途島的150架飛機恐怕很難徹底消滅美軍的12艘航母。為此山口多聞絞盡腦汁想出了一個出人意料的應急辦法
那就是在中途島的飛機起飛前去轟炸美國航母編隊的時候（其實是在此之前就出動了），瓦胡島以及附近島嶼機場上的飛機就立即轉場中途島作為預備隊。對于最大航程超過3000公里的零式戰斗機來說這並沒有什麼難度，但是由斯圖卡改進而成的零式重型俯沖轟炸機想要連續飛行2000多公里卻難免力有不逮，但是轉場的時候不需要攜帶炸彈，負載相對輕了許多，而且可以掛上副油箱，所以這個問題還是不難解決的。就這樣，當中途島飛機場的150架日軍飛機全部升空參與到對美軍航母編隊的攻擊時，來自瓦胡島等夏威夷幾個主要島嶼的150架新的飛機沒過多久便紛紛進駐了中途島機場。然後在地勤人員爭分奪秒的努力下，這些飛機迅速補充了燃油和彈藥，然後便以最快的速度升空組成了山口多聞的第二波攻擊機群，而在它們之後還有第三波中途島攻擊機群
這種戰術使得日軍將中途島容納量不過150架的機場利用到了極致，但也不可避免地帶來了一個問題，如果時間沒卡好，完成任務歸來的飛機發現中途島機場還被沒來得及起飛的戰機佔據而不能降落怎麼辦？如果因此導致墜機，那可就要鬧國際笑話了
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