Отступающие на запад корабли японского флота со страхом и напряжением ожидали ударов американской авиации. В 14.30 радиоразведка предупредила о самолетах противника, идущих на большой высоте. Тревога оказалась ложной, но многим потрепала нервы. Затем, в 17.25, с крейсера "Нагара" сообщили о нескольких американских бомбардировщиках, идущих на запад. К счастью, облака надежно прикрыли корабли, и самолеты противника их не обнаружили. То, что американцы не смогли обнаружить в этот момент японский флот, просто невероятно. Армады кораблей адмирала Ямамото в этот момент уже соединились в 350 милях северо-западнее Мидуэя. В этот момент все корабли стояли без движения, а катера перевозили подобранных из воды и снятых с авианосцев людей с эсминцев на линкоры "Харуна", "Кирисима", "Муцу" и "Нагато".
Весь остаток дня и всю ночь Ямамото уводил свой флот все дальше на запад, стараясь выйти из радиуса действия авиации противника. Рано утром 6 июня подошли крейсеры Куриты - "Кумано" и "Судзуя" Большая часть флота была уже в безопасности, не считая крейсеров "Могами" и "Микума", которые вместе с двумя эсминцами остались далеко позади и должны были теперь сами о себе заботиться.
Всю ночь 5 июня и предрассветные часы 6 июня адмирал Спрюэнс продолжал идти на запад осторожным 15-узловым ходом. Поняв, что ему не удастся настигнуть главные силы японского флота, он решил заняться поврежденными крейсерами противника. В 5.10 "Энтерпрайз" выпустил 18 разведчиков для 200-мильного поиска на западе, и в 6.45 противник был уже обнаружен. Одновременно "Хорнет" выпустил первую ударную волну - 26 пикирующих бомбардировщиков и 8 истребителей, которые в 9.30 уже настигли японцев. В 9.50 ведущий бомбардировщиков "Хорнета" скомандовал по радио: "Атака по готовности!", и бомбардировщики с ревом устремились вниз, нанеся удар по обоим крейсерам и эсминцу. Японцы яростно огрызались плотным зенитно-заградительным огнем, в результате которого был сбит один бомбардировщик. Авиагруппа с "Хорнета" отправилась на авианосец за новыми бомбами. После их ухода наступила очередь бомбардировщиков "Энтерпрайза".
В 10.45 лейтенант Велли Шорт повел в атаку 31 пикирующий бомбардировщик, 12 истребителей и 3 торпедоносца. Они быстро обнаружили японцев и в 12.30 устремились на крейсера противника, вдохновляемые предыдущим триумфом, жаждой крови и отсутствием смертоносных "Зеро". Когда в 14.45 вернулись бомбардировщики с "Хорнета", оба крейсера горели, а один из них оставлял экипаж. Эскадренный миноносец стоял у борта покидаемого крейсера, принимая людей. Заметив приближающиеся бомбардировщики, эсминец попытался отойти, но был накрыт попаданием с бомбардировщика лейтенанта Слайтона Фишера. Завершили атаку истребители, обстреляв с бреющего полета корабли противника. Когда лейтенант Сатерленд вел свой истребитель в атаку, он заметил на одном из крейсеров большое количество людей, которые сгрудились на корме, махая руками в бессильной ярости. Лейтенант внезапно почувствовал жалость к этим людям, оказавшимся в безнадежном положении. Возвращаясь на авианосец, он размышлял о том, как могло случиться, что враг, которого он ненавидел, вызвал у него чисто человеческое сострадание.
До наступления темноты "Энтерпрайз" выслал еще два самолета на аэрофотосъемку разбитых японских крейсеров. Возглавлявший полет лейтенант Добсон обнаружил брошенный крейсер еще горящим с плавающими вокруг него матросами. Снизившись до 100 футов, Добсон начал съемку. Объектив его кинокамеры запечатлел корабль во всей его агонии - надстройка и дымовые трубы крейсера были разбиты, матросы карабкались вниз по штормтрапам, другие - плавали за кормой. Дальше на западе Добсон заметил еще один крейсер и два эсминца, уходящих прочь с возможной быстротой.
Плавая на плотах, экипаж "Микумы" наблюдал за гибелью своего корабля. Крейсер тонул быстро, но не быстрее, чем садилось солнце. Было уже совсем темно, когда "Микума", перевернувшись через левый борт, скрылся в волнах Тихого океана. Но и погибнув, "Микума" подтвердил свою репутацию одного из лучших крейсеров японского флота. Во время самой первой атаки разбило мостик, смертельно ранив командира - капитана 1-го ранга Сакияма. Командование принял старший помощник капитан 2-го ранга Такаги. Вторая атака прикончила крейсер - пять прямых попаданий и взрыв собственного торпедного погреба. Такаги приказал оставить корабль. Когда матросы начали прыгать за борт, лейтенант Нассао Коямо вынул кинжал и сделал себе харакири прямо в носовой башне главного калибра. Эскадренный миноносец "Арасио" подошел к борту и начал принимать уцелевших, когда нагрянула третья атака. Бомбой, попавшей в корму эсминца, было убито немало перешедших с крейсера.
"Могами" также получил 5 прямых попаданий, а близкие разрывы изрешетили левый борт крейсера - впоследствии на нем насчитали 800 пробоин. 90 человек было убито. Но капитан 1-го ранга Содзи и его экипаж провели немыслимую борьбу за жизнь и спасли корабль. К заходу солнца пожар был потушен, переборки держали напор воды, и эскортируемый двумя поврежденными эсминцами "Могами" продолжал ковылять на запад к атоллу Уэйк.
Между тем спасательная партия, возглавляемая капитаном 1-го ранга Букмастером, приступила к работам на "Йорктауне". После короткой погребальной церемонии по убитым, которые еще лежали на своих боевых постах, матросы начали демонтаж различного оборудования для облегчения корабля. За борт полетели приготовленные во время боя бомбы и торпеды, а также два поврежденных самолета. Эскадренный миноносец "Хэммен" пришвартовался к правому борту авианосца, обеспечивая "Йорктаун" энергией, передав ему ручные насосы и пожарные шланги. Внизу матросы быстро потушили еще тлевший пожар и начали приводить в порядок систему контрзатопления отсеков. Одно за другим за борт полетели пять 5-мм орудий правого борта. К 13.00 крен авианосца удалось практически выровнять - он составлял всего 2°. Наступило время ленча, и с "Хэммена" передали на авианосец сэндвичи и фрукты. Пять других эсминцев малыми ходами кружили вокруг "Йорктауна", прослушивая гидролокаторами подводную опасность. Гидролокационные условия были очень плохими. Почти под самой поверхностью образовался "слой скачка", что часто бывает в этих теплых водах, особенно в штилевую погоду.
