Справедливое распределение почестей теперь стало своеобразной проблемой. Армейские летчики первыми вернулись в Перл-Харбор, где поведали представителям прессы свои версии битвы за Мидуэй. Пилоты знали, что они сбрасывали бомбы и что вражеские корабли были повреждены и потоплены, но В-17 бомбили с такой высоты, что их экипажи были не в состоянии опознать тип корабля или отличить попадание от близкого промаха. Однако они вполне честно приписали основную заслугу себе. Правда, никто из них не признал, что «крейсер», который, судя по их рапорту, был потоплен за 15 секунд 6 июня, на самом деле был американской подлодкой «Грейлинг», совершившей из-за бомбежки срочное погружение. Все эти летчики весьма смутно сознавали, что и флот тоже участвовал в сражении. 12 июня, за день до возвращения 16-го и 17-го соединений в Перл-Харбор, в «Нью-Йорк таймс» была опубликована статья с интересным заголовком: «Армейские летчики разбомбили под Мидуэем два флота».

Адмирал Нимиц, признавая, что своей храбростью армейские летчики уже несколько компенсировали неточное бомбометание, решил не опровергать их экстравагантные претензии. Его представители лишь заявляли, что и флот внес свой вклад в победу. Уже позднее, когда ход сражения был тщательно проанализирован, Нимиц сделал заявление, в котором слегка развил эту тему: «Я даю наивысшую оценку действиям офицеров и рядовых, и не только на Мидуэе или в море, но в равной мере и тех на Оаху, кто не удостоился чести оказаться на передней линии сражения. И я с гордостью сообщаю, что совместная преданность долгу среди всех сражавшихся была настолько выражена, что, несмотря на решающую роль трех наших авианосцев, это поражение японского оружия и амбиций воистину стало победой вооруженных сил Соединенных Штатов, а не только одного военно-морского флота».

Тем не менее миф о том, что бомбардировщики В-17 выиграли битву за Мидуэй, оказался стоек и продержался некоторое время до окончания войны, когда после многочисленных допросов японских офицеров, стало ясно, что все бомбы, сброшенные армейскими бомбардировщиками, упали в воду. Ни одна из 322 бомб, сброшенных с В-17, не попала в цель.

Послевоенные исследования американских и японских источников выявили следующие детали, касающиеся битвы за Мидуэй.

Базирующиеся на Мидуэе гидросамолеты «Каталины», атаковавшие японское соединение вторжения ночью

3 июня, сумели торпедировать танкер, временно замедлив его ход.

На следующее утро, 4 июня, соединение Нагумо направило в атаку на Мидуэй 108 самолетов, оставив такое же количество в резерве. Японские самолеты нанесли обороне атолла значительный ущерб и сбили большую часть оборонявших его морских истребителей.

Мидуэй контратаковал более чем 60 бомбардировщиками и торпедоносцами, выслав их не сразу, а пятью последовательными волнами. Атакующие понесли тяжелые потери, в основном из-за вертких истребителей «Зеро», но ни одна их бомба не попала в цель. Далее последовали три отдельные атаки торпедоносцев с «Хорнета», «Энтерпрайза» и «Йорктауна». Почти все эти самолеты оказались сбиты, не причинив противнику никакого ущерба.

Таким образом, соединение Нагумо осталось невредимым после восьми последовательных атак. Но удары американских самолетов не остались совершенно бесплодными. Их катастрофические неудачи снизили осторожность Нагумо, а низколетящие торпедоносцы привлекли внимание как наблюдателей на кораблях, так и взлетающих «Зеро», к низким высотам.

В 8:30 утра 4 июня контр-адмирал Тамон Ямагути, командующий 2-й дивизией авианосцев, узнав о находящемся на северо-востоке американском авианосном соединении, посоветовал Нагумо немедленно атаковать ее резервными самолетами. Нагумо отклонил его совет и принял роковое решение отложить атаку до того момента, когда он подготовит массивный и координированный удар всеми своими самолетами. Он начал заменять бомбы с контактными взрывателями, которыми были оснащены его резервные самолеты в предвидении второго налета на Мидуэй, на бронебойные бомбы и торпеды. Он посадил на авианосец патрулировавшие вокруг эскадры истребители «Зеро», а также самолеты, вернувшиеся после первого налета на Мидуэй. Большая часть этих операций производилась во время американской атаки, и Нагумо потратил на них два часа.

Ни один специалист по военному делу, полностью оценив ситуацию, сложившуюся в районе Мидуэя на 10 часов утра 4 июня 1942 года, не предсказал бы, что у американцев есть хотя бы малейший шанс на победу. Четыре японских авианосца уже имели на взлетных палубах вооруженные, заправленные и готовые к взлету самолеты, а на нижних палубах готовились самолеты второй ударной волны. Лишь считанные американские самолеты на аэродроме Мидуэя, за исключением В-17, оставались боеспособны, а В-17 не могли поразить движущиеся корабли. Оба оперативных авианосных соединения, 16-е и 17-е, теряли свои торпедоносцы, а их бомбардировщики летели в неверном направлении.

Но затем положение американцев улучшилось. Бомбардировщики «Хорнета» продолжали лететь на юго-восток, удаляясь от противника, однако бомбардировщики «Йорктауна» развернулись и полетели следом за своими торпедоносцами, а бомбардировщики «Энтерпрайза» пошли зигзагом, как маневрирующий эсминец. Приближаясь с разных направлений, самолеты «Йорктауна» и «Энтерпрайза» появились над японским соединением одновременно, даже не подозревая друг о друге. Никакими расчетами или тренировками такой точности добиться было бы невозможно.

Последняя атака американских торпедоносцев была отбита, Нагумо наконец-то приказал начать контратаку, и его авианосцы уже разворачивались против ветра. Вооруженные и заправленные самолеты на взлетных палубах готовились взлетать, а другие самолеты в ангарах на нижних палубах вооружались и заправлялись. Снятые бомбы с контактными взрывателями все еще лежали в ангарах, ожидая возвращения в трюмы. Таким образом, соединение оказалось чрезвычайно уязвимым.

Через пять минут японская атака началась бы. Однако прежде чем самолеты взлетели, бомбардировщики «Йорктауна» и «Энтерпрайза» спикировали с высоты 15 тысяч футов и за несколько секунд изменили весь ход войны. Они сбросили бомбы, которые поразили «Сорю», «Кага» и флагманский авианосец Нагумо «Акаги», вызвав на всех трех фатальные пожары и взрывы.

Авианосец «Хирю», уйдя неповрежденным на север вместе с несколькими кораблями эскорта, поднял сперва бомбардировщики, а затем и торпедоносцы, которые отыскали и вывели из строя «Йорктаун». В 17:00 пикирующие бомбардировщики «Энтерпрайза» обнаружили «Хирю» как раз в тот момент, когда с него были готовы взлететь самолеты для удара по другим американским авианосцам. Японский авианосец получил четыре прямых попадания, которые вызвали взрывы и неконтролируемые пожары. В атаке на «Хирю» участвовали и двенадцать В-17 с Мидуэя: ни одна из их бомб не попала в цель, но одному из армейских бомбардировщиков все же удалось поразить уже пылающий корабль с бреющего полета.

По приказу Ямамото Второй японский флот отделился от соединения вторжения. Четыре его тяжелых крейсера, прикрытые двумя эсминцами, направились обстреливать Мидуэй, а большая часть оставшихся кораблей, включая два линкора и четыре тяжелых крейсера, поспешила на помощь авианосцам Нагумо. Прибыв слишком поздно, Второй флот подобрал два линкора Нагумо и большую часть остальных его кораблей, и направился в темноте на восток в поисках американцев — встречи с ними Спрюэнс избежал, временно отойдя на восток. В 2:55 ночи адмирал Ямамото, придя к выводу, что его идущие на восток корабли скорее всего станут не победителями в ночной битве, а мишенями в утренней воздушной атаке, отменил операцию по захвату Мидуэя и скомандовал общее отступление.

Группа из четырех крейсеров Второго флота, уже подходившая к Мидуэю, развернулась на обратный курс и через некоторое время заметила американскую подлодку «Тамбор». Ошибочно предположив, что «Тамбор» выпустила торпеду, крейсера «Могами» и «Микума» совершили противоторпедный маневр, во время которого столкнулись. Два других крейсера торопливо ушли, бросив поврежденные корабли под прикрытием двух эсминцев и предоставив им выбираться самостоятельно.