Капитан 1 ранга Букмастер и его люди, вернувшиеся на корабль, потушили единственный еще горящий пожар и начали контрзатопление, чтобы выровнять крен. Они сбрасывали в воду самолеты и оборудование, чтобы облегчить корабль. «Хамманн» стоял у борта «Йорктауна», обеспечивая подачу электроэнергии, а остальные эсминцы кружили вокруг авианосца, прикрывая его от атак подводных лодок. Казалось, «Йорктаун» все-таки будет спасен.

Помешали этому адмирал Ямамото и вице-адмирал Нагумо. Покинув горящий «Акаги», Нагумо перенес флаг на легкий крейсер. Вечером 5 июня он приказал гидросамолету крейсера произвести разведку в западном секторе. Самолет сообщил, что «Йорктаун» брошен командой и дрейфует. Получив это донесение, адмирал Ямамото направил подводную лодку I-168 добить авианосец. I-168 была одной из подводных лодок дозора, развернутого слишком поздно, чтобы принять участие в бою. Лодка успешно проникла внутрь завесы эсминцев вокруг «Йорктауна», приблизилась к нему на расстояние 600 ярдов и описала круг вокруг авианосца. 6 июня в 13.30 подводная лока выпустила 4 торпеды. Одна прошла мимо. Две проскочили под килем «Хамманна» и попали в авианосец, четвертая попала в эсминец. Взрывом торпеды «Хамманн» переломило пополам, и через 4 минуты он затонул. Из 241 человека экипажа погиб 81, а еще несколько моряков скончались позднее от ран.

3 эсминца бросились за I-168, а 2 начали поднимать из воды моряков «Хамманна». Командир подводной лодки капитан-лейтенант Яхати Танабэ легко ушел от преследователей, и I-168 осталась цела. «Вирео» отдал буксирный трос и снял спасательную партию с авианосца.

«Йорктаун» упрямо держался на плаву, и капитан 1 ранга Букмастер собирался на следующее утро возобновить спасательные работы. Однако ночью крен авианосца начал быстро увеличиваться. 7 июня в 6.00 «Йорктаун» затонул. Присутствовавшие при этом эсминцы приспустили флаги.

Когда все 4 японских авианосца вышли из строя, адмирал Ямамото, находившийся со своим соединением дальше к западу, приказал всем крейсерам и линкорам приготовиться к ночному бою с американскими кораблями. Он все еще имел больше артиллерийских кораблей, чем американцы. У Ямамото также имелись 2 легких авианосца – с его собственным соединением и Соединением вторжения вице-адмирала Кондо. Однако 5 июня в 2.55, опасаясь сокрушительных атак американских самолетов, Ямамото скомандовал общее отступление. За несколько минут до этого он отменил приказ 4 крейсерам и 2 эсминцам Соединения вторжения обстрелять Мидуэй. (Единственным японским кораблем, который обстрелял Мидуэй ночью 5/6 июня, была подводная лодка I-168, которая выпустила по острову целых 6 снарядов из палубного орудия.) Когда крейсера и эсминцы уходили от острова, был замечен перископ американской подводной лодки. Командир отряда приказал немедленно изменить курс, однако один из крейсеров не разобрал сигнал и врезался в другой крейсер. 2 поврежденных крейсера в сопровождении 2 эсминцев медленно потащились прочь. 2 других крейсера дали полный ход и тотчас скрылись.

Еще до того как занялся рассвет 5 июня, с Мидуэя на поиски японских кораблей были подняты в воздух все исправные летающие лодки PBY «Каталина». Следом за ними взлетели 12 бомбардировщиков ВВС В-17 «Летающая Крепость», чтобы атаковать обнаруженные цели. Одна из «Каталин» заметила поврежденные крейсера, и «Крепостям» было приказано атаковать их. Однако В-17 не нашли противника и вернулись на Мидуэй. При этом 2 «Крепости» были вынуждены сесть на воду из-за нехватки бензина. Это были единственные В-17, потерянные за весь бой. Затем с Мидуэя взлетели 6 «Доунтлессов» и 6 «Виндикейторов» морской пехоты, чтобы атаковать те же самые крейсера. В 8.05 они обнаружили японские корабли. Зенитный огонь был таким плотным, что ни одна из бомб в цель не попала. Однако один SB2U был подбит зенитным огнем и врезался в крейсер.

Адмирал Спрюэнс, находившийся дальше к востоку с авианосцами «Энтерпрайз» и «Хорнет», получил сообщение об этих 2 японских крейсерах. В полдень 5 июня он поднял группу из 32 «Доунтлессов» с «Энтерпрайза» и 26 «Доунтлессов» с «Хорнета» без истребителей сопровождения. Однако эти самолеты обнаружили только 1 эсминец, который был послан адмиралом Нагумо выяснить, затонул «Хирю» или еще нет. Отважный маленький эсминец ушел от всех пикирующих бомбардировщиков так же, как чуть ранее он ушел от 2 атак «Летающих Крепостей». Его орудия даже сбили один «Доунтлесс». На авианосцы эти самолеты сели, когда уже стемнело.

На рассвете 6 июня адмирал Спрюэнс поднял разведывательные самолеты, которые обнаружили 2 поврежденных японских крейсера, ползущие на запад. «Энтерпрайз» поднял 12 F4F, 31 SBD и 3 TBD. «Хорнет» поднял 8 F4F и 26 SBD. За ними последовала вторая волна – 8 F4F и 24 SBD с «Хорнета». Всего Спрюэнс отправил в атаку 112 самолетов. После взлета американские авианосцы пошли на запад, поэтому летчики могли видеть одновременно обе группы кораблей.

Японские крейсера подверглись новой яростной атаке. Уже поврежденный «Могами» получил 5 попаданий бомбами, однако уцелел и сумел добраться до Трука. Понадобились 2 года ремонта, чтобы вернуть его в строй. Крейсеру «Микума» повезло меньше. Он получил несколько попаданий бомбами, а когда эсминец подошел к нему, чтобы снять команду, самолеты обстреляли и его. Этой же ночью «Микума» затонул, унеся с собой около 1000 офицеров и матросов.

После захода солнца авианосцы Спрюэнса приняли свои самолеты. Их летчики совершали полеты в течение 3 дней и были очень утомлены. Заправив корабли с танкеров, высланных из Пирл-Харбора, Спрюэнс встретился с авианосцем «Саратога». С «Саратоги» взлетели 34 самолета для пополнения авиагрупп «Энтерпрайза» и «Хорнета». Получив сообщение о действиях японцев в районе Алеутских островов, Спрюэнс повел свои 3 авианосца на север. Однако адмирал Нимиц, опасаясь японской западни, приказал ему возвращаться.

Итак, бой закончился. Японцы потеряли потопленными 4 авианосца и 1 тяжелый крейсер. Еще 1 тяжелый крейсер был тяжело поврежден, 2 эсминца получили небольшие повреждения. Все 250 самолетов 4 авианосцев, их пилоты и авиамеханики погибли. И эти потери оказались для японцев роковыми.

Бой у Мидуэя стал первым поражением японского флота с 1592 года, когда корейский флотоводец Ли Сун-Син уничтожил японский флот под командованием Хидеёси у берегов Кореи. Мидуэй был зенитом японской экспансии, дальше японцы только оборонялись.

Американский флот потерял 1 авианосец и 1 эсминец, а также 109 самолетов, включая 11 машин, затонувших на борту «Йорктауна». Учитывая потери базовой авиации, число сбитых американских самолетов составило 150 машин, что все равно было много меньше потерь японцев. Наконец, даже «Йорктаун» можно было спасти, если бы корабли Оперативного Соединения 17 не бросили его так поспешно. Американцы просто не знали, какие повреждения может получить авианосец, но при этом остаться на плаву.

Мидуэй стал великой победой американцев. Эта победа была одержана благодаря действиям адмиралов Нимица, Флетчера, Спрюэнса и капитан-лейтенантов МакКласки и Лесли. Другие люди при подобном соотношении сил могли одержать не столь полную победу или даже потерпеть поражение.

Вклад самолетов ВВС и морской пехоты, базировавшихся на Мидуэе, а также 19 подводных лодок, развернутых вокруг атолла, оказался практически нулевым. Однако летчики морской пехоты летали на устаревших F2A «Буффало» и SB2U «Виндикейторах», и кое-кто из них после окончания летных школ провел в воздухе не более 4 часов. Зато летчики ВВС долго ждали именно такой ситуации, которая сложилась у Мидуэя. По словам командующего ВВС генерала Г.Г. Арнольда: