正当南云谋划此次行动时，5月7日，珊瑚海战斗爆，这是人类历史上航空母舰的次大规模交锋。日本舰队在实施其占领澳大利亚的第一个步骤进攻莫尔兹比港口，途中遭遇弗兰克弗莱彻少将率领的两艘美国航空母舰“约克城”号及“企业”号，这两艘航母由7艘巡洋舰护卫。美国击沉了日本航空母舰“祥凤”号，严重损伤“翔鹤”号，但失去了“企业”号,并且”约克城”号也受到重创。珊瑚海战斗对于阻止日本入侵澳大利亚起到了决定性作用，但也增强了南云征服中途岛的决心，他欲在那里建立一个飞机场，作为打击所有来自美国基地的船只。南云从各个角度分析了他的战略战术。先，对远离阿拉斯加、由美国控制的阿留申群岛进行了牵制性进攻，希望以此分散美国整个舰队对中途岛的注意力。但美国设法截获了日本高级指挥官之间的通信信息，现了南云的计划，因此，尼米兹决定对阿留申群岛不采取任何行动，而将3艘航空母舰及8艘巡洋舰派往中途岛。

美国海军情报局在与英国以及荷兰相关单位紧密的合作下，开始成功的解读日本海军主要通讯系统jn25的部分密码。到了五月上旬，联军在破解jn25上取得了重大的突破，也因此得到了窥探日本海军计划的能力。jn25让联军得悉af方位将会是日本海军的下一个攻击目标，然而联军就偏偏破解不到af方位的位置。由约瑟夫罗彻福特少校领导的夏威夷情报站认为af方位是中途岛，但华盛顿海军情报处坚持认为是阿留申群岛。然而任凭联军解码科技多么的先进，也仍然无法破解af方位的正确位置。正当美军高层在伤脑筋的同时，罗彻福特与他的情报小组成员们翻查以前堆积如山的电文。记忆力过人的罗彻福特从浩如烟海的电文中找到1942年初的一份日军电报，电报是要求水上飞机从马绍尔群岛起飞，飞往珍珠港，电文还提到要注意避开来自af的空中侦察从地图上分析，af只能是中途岛。而且夏威夷情报站的分析员贾斯柏赫尔姆斯想到了一个能够确认af方位是不是中途岛的妙计。他要求中途岛海军基地的司令官以无线电向珍珠港报，说中途岛上的海水淡化设备出现了问题，导致整个中途岛面临缺水的危机。结果罗彻福特和他的小组成员们截获并破译了日本海军联合舰队司令长官南云大将从海上往日本大本营海军部的一份密电：“据报af缺乏淡水，攻击部队带足淡水。”这样af方位便证实为中途岛，也就是日本海军的下一个攻击目标。

由于要从jn25得到情报非常费时，美国太平洋舰队司令海军上将切斯特尼米兹到了最后一刻才掌握了能够用来埋伏日本舰队的可靠情报。他立即召回了在太平洋西南方的航空母舰富兰克林号、大黄蜂号以及因为参与珊瑚海海战而正在珍珠港进行重大维修的约克城号。任命雷蒙德斯普鲁恩斯少将代替患病的哈尔西中将指挥第16特混编队。尼米兹就准备以三艘约克城级航空母舰为主力，再加上约五十艘支持舰艇，埋伏在中途岛东北方向，攻击前往中途岛的日本舰队。

在珊瑚海海战受重伤的约克城号返回珍珠港时，她看上去需要进行几个月的重大维修工程。经过七十二小时不眠不休的抢修，她的飞行甲板已重新铺平，内部也装上新的钢条支撑架，舰载机组成新的舰载机队。尼米兹上将不惜一切地违反了许多海军条例，就为了达成让约克城号随行的目标。在约克城号入港的仅仅三天后，她奇迹般的随着美军舰队奔向中途岛，展开她的最后一次作战任务。

除了实体战力的筹组，人员上尼米兹任命了雷蒙德阿姆斯斯普鲁恩斯少将代替当时因病而无法作战的威廉哈尔西中将指挥第16特遣舰队。尼米兹以手头中可用的所有航空母舰为主力，再加上约五十艘支援舰艇，在中途岛东北方向等候伏击前往中途岛的日本舰队。中途岛上则有海军陆战队第六守备营约两千一百多人，以及海军航空站里含飞行员与辅助兵力在内约一千五百人。

与此同时，日本海军参加珊瑚海海战的航空母舰瑞鹤号在位于特鲁克的基地等待一批新的舰载机；受伤的翔鹤号则在基地进行维修。如果日本海军没有大意地认为美军只会派遣两艘航母富兰克林号及大黄蜂号迎击苍龙号，飞龙号，赤城号以及加贺号的话，那么中途岛海战，将可能会有迥然不同的结局。

由於日军错误低估了美军奇迹般的维修能力，日本海军自始至终都以为美军只有富兰克林号及大黄蜂号两艘航母能投入战斗中。