Адмирал Нагумо, покидая “Акаги”, передал тактическое командование адмиралу Хироаки Абэ, командиру сил прикрытия Ударного Авианосного соединения. В 10.50 Абэ передал координаты “Йорктауна” на “Хирю” и приказал атаковать немедленно, всеми имеющимися силами. Учитывая количество атаковавших американских торпедоносцев, японцы решили, что те имеют 2 авианосца.

“Хирю” использовал торпедоносцы для налета на Мидуэй, поэтому лишь его пикировщики имели нужное для атаки авианосца вооружение. Оставшиеся торпедоносцы были перевооружены торпедами. В 10.58 “Хирю” выслал первую ударную волну — 18 пикировщиков и 6 истребителей. Ударная группа получила координаты “Йорктауна”, полученные гидросамолетом № 5 тяжелого крейсера “Тикума” и уточненные по дальнейшим сообщениям. В это время на “Хирю” садились самолеты с 3 поврежденных авианосцев, в том числе “Зеро” воздушного патруля с “Акаги”. Примерно в полдень “Хирю” поднял 9 истребителей воздушного прикрытия и начал готовить торпедоносцы. Нагумо постарался обеспечить максимальную ПВО авианосцу, собрав все имеющиеся корабли.

“Йорктаун” тоже начал готовиться к ожидаемой контратаке. Радар обнаружил первую волну самолетов “Хирю” на расстоянии 40 миль. Но ее силы серьезно переоценили — 30–40 самолетов. “Йорктаун” держал в воздухе 12 истребителей воздушного патруля. На палубе стояли еще 12 истребителей, которые только что заправились и еще 3 истребителя, участвовавшие в атаке японских авианосцев. Над головой, ожидая посадки, кружили уцелевшие пикировщики, которые недавно потопили “Сорю”. Когда японцы приблизились, бомбардировщики были отосланы прочь, бензиновые насосы выключены, подготовлены углекислотные огнетушители, усилен воздушный патруль. 2 крейсера и 6 эсминцев, прикрывавшие “Йорктаун”, приготовились к бою. Незадолго до полудня японские пикировщики начали атаку. 3 бомбы попали в “Йорктаун”. Первая взорвалась на полетной палубе, вызвав пожары палубой ниже. Вторая попала вблизи дымовой трубы и уничтожила 3 котельных вентилятора. Повреждение дымоходов привело к тому, что в топках 5 из б котлов “Йорктауна” погас огонь. Машины встали. Скорость “Йорктауна” сначала упала до б узлов, а потом он вообще остановился. Третья бомба взорвалась глубоко в корпусе, на четвертой палубе, однако быстрое затопление и использование углекислого газа предотвратили возгорание бензина и взрывы боеприпасов. Так как вторая бомба уничтожила все средства связи, радар и штурманскую рубку, в 13.15 адмирал Флетчер перенес флаг на тяжелый крейсер “Астория” и приказал тяжелому крейсеру “Портленд” взять авианосце на буксир. Но котлы “Йорктауна” были целы, и когда удалось наладить вентиляторы, к 13.40 все его 4 машины снова заработали, и авианосец дал 20 узлов. Палубная команда возобновила заправку истребителей, и казалось, что “Йорктаун” снова будет при деле.

Тем временем “Хирю” поднял вторую волну: 10 торпедоносцев и 6 истребителей. Такое маленькое число обусловили тяжелые потери при атаке Мидуэя. Как и раньше, самолет № 5 “Тикумы” навел самолеты “Хирю” на “Йорктаун”. Несмотря на плотный зенитный огонь и противодействие истребителей японские самолеты вышли в атаку. Снова экраны радара вовремя показали атакующих, и “Йорктаун” отправил 12 имеющихся истребителей на перехват. Тем не менее, решительные японские пилоты прорвались, хотя и потеряли 5 торпедоносцев из 10 и 3 истребителя из 6. 2 торпеды попали в левый борт “Йорктауна” в 14.30, после взрывов вспыхнули пожары. Бензиновые цистерны левого борта были разорваны, руль авианосца заклинило, он получил крен на левый борт. Положение осложнялось тем, что во время спешного ремонта в Пирл-Харборе не была целиком восстановлена водонепроницаемость корпуса. Опасаясь, что корабль скоро перевернется, капитан 1 ранга Эллиотт Бакмастер в 15.00 приказал экипажу покинуть его. 2270 человек были сняты эсминцами.

Адмирал Флетчер решил оставить “Йорктаун” и присоединиться к адмиралу Спрюэнсу. Желая оказаться поближе к месту завтрашнего боя и избежать атаки гипотетического пятого авианосца, ОС 16 и 17 отходили на О до сумерек, а потом повернули, чтобы блокировать севере-восточные подходы к Мидуэю. Эсминец “Хьюз”, оставленный охранять “Йорктаун”, сообщил, что “Йорктаун” можно попробовать спасти. Поэтому от рифа Френч Фригейт был выслан буксир “Вирео”, чтобы организовать буксировку. Позднее к “Вирео” присоединился эсминец “Гуин”. “Йорктаун” имел крен 25° на левый борт и сел носом, но все-таки держался на плаву. Поэтому Флетчер и Бакмастер решили попытаться спасти его. На помощь спасательному отряду были посланы эсминцы “Хамманн”, “Бэлч” и “Бенхэм”. “Хамманн”, подойдя к правому борту авианосца, высадил спасательную партию, остальные 4 эсминца образовали кольцевую завесу диаметром 2000 ярдов вокруг поврежденного корабля.

Однако завеса оказалась дырявой. В 7.00 японский разведывательный самолет обнаружил “Йорктаун” и сообщил его координаты и состояние. Адмирал Ямамото отправил подводную лодку 1-168 (5 июня обстреливала Мидуэй) к этому месту. Субмарина прошла внутрь завесы и в 13.30 выпустила 4 торпеды. 1 прошла мимо, 2 попали в “Йорктаун”, пройдя под килем “Хамманна”, четвертая переломила пополам несчастный эсминец. “Хамманн” затонул в течение 3 минут, а упрямый “Йорктаун” продержался до на воде 6.00 7 июня.

Трудно представить, что творилось на борту флагманского корабля Ямамото, линкора “Ямато”. Всего лишь за несколько часов 4 гигантских авианосца, ураганом промчавшиеся от Гавайев до Индийского океана, получив при этом ни единой царапины, погибли. Казалось, что Ямамото был оглушен известием о гибели “Акаги”, “Kara” и “Сорю”. Временно вспыхнула надежда, когда пришло сообщение, что “Йорктаун” потоплен, а “Хирю” все еще на плаву, невредим и продолжает сражаться. Сначала он был изумлен самим фактом присутствия здесь американских авианосцев, потом адмирал не хотел верить, что их не 2, и потому “Хирю” в очень сложной ситуации. Более того, скоро его Объединенный Флот должен был прибыть в район боя. Поэтому, Ямамото полагал, что еще не все потеряно.

В 12.20 4 июня он приказал Алеутскому Второму Ударному Соединению и 2 Флоту Кондо идти на рандеву с его Главными Силами к северо-западу от Мидуэя. 5 июня в 12.00 он приказал транспортам с войсками временно отойти на северо-запад. По мере развития событий, его информация становилась все более полной и точной, и Ямамото начал понимать, что ситуация сложилась крайне тяжелая. Теперь он точно знал, что в начале боя американцы имели 3 тяжелых авианосца, уа после 17.00 пришло известие, что выведен из строя последний из японских. Тем не менее, он упрямо не желал сдаваться. В 19.15 он переедал по радио своим командирам, что враг отходит на восток, его следует догнать и уничтожить. Все соединения вместе с Объединенным Флотом должны предпринять внезапную атаку Мидуэя и захватить его, после чего все корабли должны соединиться в 3.00 5 июня. Адмирал Нагумо сообщил в 21.30, что он перенес флаг на “Нагару” и остался охранять беспомощный “Хирю” от вражеских кораблей, находящихся поблизости. Нагумо считал, что у американцев еще остались по меньшей мере 2 авианосца. Он добавил, что если американские авианосцы предпримут новую атаку против его соединения, он не сможет ей противодействовать и потому не сумеет помочь Объединенному Флоту в планируемой ночной битве. Нагумо продолжал отход на NW, прикрывая “Хирю”. Получив это сообщение, Ямамото решил, что Нагумо слишком консервативен и в 0.55 заменил его адмиралом Кондо. Для Кондо все еще оставался в силе приказ ночью обстрелять Мидуэй.

Кондо уже начал бросок к острову, когда получил приказ ночью обстрелять его. Он выстроил свои 8 тяжелых, 1 легкий крейсер и 10 эсминцев в линию с интервалами 4 мили между кораблями и пошел на N0, чтобы атаковать Мидуэй и попытаться найти американцев. Легкий крейсер “Дзинцу” и его 10 эсминцев находились неподалеку. 2 линкора, 2 тяжелых крейсера и 12 эсминцев Нагумо тоже были всего в 125 милях от Кондо. Позади этих сил находились 2 быстроходных линкора “Хиэй” и “Конго”. Кондо отделил 7 дивизию крейсеров (“Судзуя”, “Кумано”, “Могами”, “Микума”) под командованием адмирала Такео Курита, чтобы они в 2.00 обстреляли Мидуэй. Но силы адмирала Ямамото находились слишком далеко позади Ударного Авианосного Соединения, и Кондо передал, что не может начать обстрел ранее 3.00. Но в итоге его соединение буквально через час, на рассвете, могло оказаться под ударом бомбардировщиков с американских авианосцев. А у Ямамото были все основания считать, что они недалеко. Главные Силы Кондо, идущие следом за 7 дивизией крейсеров тоже могли оказаться в опасности. Имея только 2 легких авианосца с 31 самолетом на борту, японцы потеряли надежду на ночное генеральное сражение. Вместо этого перед ними встала перспектива дневного боя, в основном между американскими самолетами и японскими кораблями. В 2.55 5 июня Ямамото неохотно скомандовал общее отступление. Различные корабли должны были встретиться в назначенной точке северо-западнее Мидуэя. Силы Кондо, кроме 7 дивизии крейсеров, присоединились к Главным Силам в 8.15. Корабли Нагумо подошли в 13.00. Операция Ml была отменена, и больше о ней не вспоминали.