Нимитц приказал авианосным оперативным соединениям Спрюэнса и Флетчера занять позицию к NE от Мидуэя за пределами секторов поиска приближающегося противника, предполагая, что самолеты с атолла, несущие патрулирование на удалении до 700 миль смогут обнаружить японцев первыми. Главное - обнаружить их авианосцы раньше, чем они обнаружат американские. Тактическое командование возлагалось на Флетчера, но он не имел авиационного штаба, который достался Спрюэнсу от Хелси. Поэтому американцам отчасти повезло, что 4-6 июня Спрюэнс действовал практически самостоятельно. Стратегическое командование оставалось за Нимитцем со штаб-квартирой в Перл-Харборе. Все силы авиации на атолле Оаху были приведены в готовность, чтобы при необходимости оказать поддержку флоту.
Первыми вышли на позиции японские подводные лодки. Три 1400-тонных подводных минзага, нагруженные 40 т бензина и 12 т смазочного масла каждая, должны были обслуживать 4-моторные летающие лодки «Эмили» на крайних островах цепочки атоллов, протянувшейся между Мидуэем и Гавайским архипелагом. Но две из них, прибыв на место - к ближайшему от Гавайев острову Френч-Фригит-Шоулз (мели французского фрегата) - обнаружили там гидроавиатранспорт, предусмотрительно высланный адмиралом Нимицем. Остальные лодки сначала должны были разведать окрестности атолла Оаху, где находилась главная база Перл-Харбор, а затем, к 3 июня, занять позиции к NW от него, чтобы первыми перехватить американский флот, который по замыслу Ямамото выйдет в море только после того как узнает об атаке Мидуэя. Одну из них («I-164») на переходе 17 мая потопила подлодка «Тритон».
Первыми из надводных кораблей 25 мая (24-го по Западному полушарию) из бухты Оминато на севере о. Хонсю в море вышло 2-е Мобильное Соединение Какуты, назначенное в Алеутскую операцию. Затем 26 мая из Внутреннего моря вытянулось Ударное Соединение Нагумо, за которым через два дня последовали Главные Силы Ямамото и Группа Дальнего Прикрытия Кондо. Транспорты Оккупационного Соединения Мидуэя, собранные на о. Сайпан, отправились в путь вечером 27 мая. Днем позже с Гуама вышло соединение их ближнего прикрытия из 4 мощных крейсеров контр-адмирала Куриты с 2 эсминцами, которое 30 мая заняло место в 75 -100 милях впереди конвоя. Сзади последний прикрывался двумя гидроавианосцами контр-адмирала Фудзиты, которые в ходе операции должны были основать - базу гидросамолетов на островке Куре (на NW от Мидуэя).
На кораблях Главных Сил моряки, возбужденные грозным видом 460-см пушек «Ямато», «распевали боевые песни во всю силу своих легких». Кроме страдающего животом Ямамото, все остальные были веселы и полны наступательного духа. Не разделял оптимизма и вечно острожный Нагумо, который жаловался своему начальнику штаба контр-адмиралу Рюносуке Кусака, что их посылают в бой без надлежащей тренировки и без каких-либо данных о противнике (авианосцы Нагумо вернулись из рейда в Индийский океан 23 апреля и имели перед американцами трехнедельную фору для подготовки). Тем не менее, где найти и как атаковать свою первую цель - Мидуэй - он знал. Примерно к югу от островов Бонин Группа Кондо отделилась от Главных сил и легла на курс, сходящийся с транспортным конвоем и его ближним прикрытием. А в 15 часов 3 июня, спустя полтора часа после резкого поворота соединения Нагумо к Мидуэю, от Ямамото отделилось и Алеутское Соединение Поддержки.
Соединение Спрюэнса . с «Энтерпрайзом» и «Хорнетом» вышло из Перл-Харбора 28 мая (на японских кораблях это было уже 29-е) с задачей «удерживать Мидуэй и нанести противнику максимальные повреждения», Флетчер на «Йорктауне» последовал за ним в 9 утра 30-го. Ему следовало «потренироваться в атаках на цель и затем оказать помощь 16-у Оперативному Соединению». 31 мая и 1 июня соединения провели последнюю заправку перед боем. Таким образом, американцы успели пройти предполагаемую завесу японских подлодок раньше, чем лодки ее выставили. Затем Спрюэнс повернул назад, чтобы 2 июня в 16 часов встретиться с Флетчером в точке, лежащей в 325 милях к NE от Мидуэя.
Первый контакт с противником получила «Каталина» с Мидуэя, которая примерно в 9 часов 3 июня в 700 милях к западу от атолла обнаружила Транспортную Группу Танаки. Против нее были посланы 9 «летающих крепостей», которые после сброса бомб сообщили на базу о попаданиях в «два линкора или тяжелых крейсера» и в два транспорта, а также 4 «каталины» с торпедами. Одна из трех сброшенных в 0143 4 июня торпед поразила танкер «Акебоно Мару», но тот, несмотря на 23 убитых и раненых, сохранил место в строю. Так началась решающая битва на Тихом океане.