Адмирал Нагумо не разделял наступательных тенденций своего начальника. После того как его флагманский корабль был подвергнут бомбардировке, он пережил нечто вроде шока. Так, в 21.30 он доложил Ямамото: "Противник имеет 5 авианосцев, 6 крейсеров и 15 эсминцев. Эти силы идут на запад. Мы прикрываем авианосец "Хирю" и отходим на северо-запад. Скорость 18 узлов". Очевидно, Нагумо намеревался продолжить свое отступление. На его второй доклад, составленный примерно в том же духе, Ямамото ответил следующим приказом: "Командующий 2-м флотом адмирал Кондо примет на себя командование оперативным соединением, за исключением авианосцев "Хирю" и "Акаги" и сопровождающих их кораблей". Корабли адмирала Кондо, который в самый критический момент правильно понял обстановку и проявил инициативу, вскоре соединились с остатками оперативного соединения. Кондо тотчас же распорядился собрать все силы для ночных действий. Он имел в своем распоряжении 4 линейных корабля, 9 крейсеров и 19 эсминцев.
Однако сражению, в ходе которого Ямамото еще надеялся восстановить положение, не суждено было состояться. Спрюэнс, который теперь принял командование всеми американскими силами в этом районе, решил за ночь несколько отойти на восток. Впоследствии он объяснил это так: опасался встретиться ночью с превосходящими силами противника, но в то же время не хотел утром следующего дня оказаться далеко от Мидуэя.
К полуночи Ямамото уже знал фактическое положение вещей. У американцев в строю было по крайней мере два авианосца. Они отходили на восток, и почти не было никаких шансов заставить их вступить в бой с надводными кораблями. Ямамото понимал, что, если он будет следовать тем же курсом, его корабли с рассветом обязательно подвергнутся атакам с воздуха. Учитывая все это, он в 00.15 приказал ударным силам Кондо, еще не ^спевшим соединиться, следовать в точку встречи с главными силами. В 02.55 он с неохотой отказался от операции против Мидуэя и отдал приказ об общем отходе на запад.
Итак, обстрел подводной лодкой атолла Мидуэй оказался вовсе не прелюдией к вторжению, а, скорее, лебединой песней японцев. Случай, произошедший утром 5 июня, еще больше убедил американцев в том, что японцы отступают.
Спрюэнс к этому времени понял, что противник, потеряв четыре авианосца, не будет высаживать десант. Однако совсем исключать такую возможность было рискованно. В 02.15 подводная лодка "Тамбор" донесла о появлении "многочисленных неопознанных кораблей" приблизительно в 90 милях к западу от атолла Мидуэй. "Это было похоже на десант, - рассказывал потом Спрюэнс, поэтому мы взяли курс на север от Мидуэя, следуя со скоростью 25 узлов". Контр-адмирал Инглиш, командующий подводными силами Тихоокеанского флота, штаб которого находился в Пирл-Харборе, пришел к тому же выводу и приказал лодкам занять позиции в радиусе 5 миль от Мидуэя. Таким образом, американские силы выбрали совсем не то направление, какое требовалось для преследования японцев.
"Неопознанные корабли", замеченные подводной лодкой "Тамбор", в действительности были теми самыми кораблями, которые должны были сменить японскую подводную лодку "I-168", обстреливавшую Мидуэй. Не успели эти корабли - четыре крейсера и два эсминца - подойти к Мидуэю, как получили приказ Ямамото об отступлении. Повернув назад, они обнаружили "Тамбор". Маневрируя, чтобы уклониться от атаки лодки, крейсера "Могами" и "Микума" столкнулись друг с другом и получили серьезные повреждения. У крейсера "Могами" был поврежден нос, а на крейсере "Микума" оказались пробитыми цистерны, из которых топливо теперь вытекало прямо в море. Перед рассветом два других крейсера - "Кумано" и "Судзуя" - ушли на северо-запад, оставив поврежденные крейсера под охраной двух эсминцев. Эта группа продолжала идти курсом на запад, имея весьма небольшую скорость.
Только утром 5 июня американское командование убедилось, что японцы отступают. Около 06.00 "Тамбор", не выпускавший из виду японские корабли, опознал крейсера "Могами" и "Микума" и донес об их движении на запад. В 06.30 это сообщение было подтверждено самолетами с Мидуэя. Кроме двух поврежденных крейсеров, которые были обнаружены в 125 милях к западу от атолла, самолетам удалось заметить и крейсера "Кумано" и "Судзуя" в 175 милях северо-запад нее атолла. В 250 милях к северо-западу было обнаружено еще несколько японских кораблей, в их числе один горящий авианосец. Это был "Хирю", который вскоре затонул, и часть кораблей адмирала Кондо, которые теперь спешили на соединение с главными силами Ямамото.
По получении этого донесения 12 оставшихся пикирующих бомбардировщиков взлетели с атолла для атаки. Идя по масляному следу крейсера "Микума", они в 08.00 обнаружили два японских крейсера и атаковали их. Попаданий достигнуто не было, но капитан 1 ранга Флеминг, командовавший одной из групп, направил свой горящий самолет на крейсер "Микума" и нанес ему серьезные повреждения. Японцы были так заняты отражением этой атаки, что проглядели группу самолетов В-17, летевших на большой высоте, и увидели их, когда бомбы уже стали падать вокруг кораблей" Однако и на этот раз попаданий не было.
Вскоре после полудня 12 самолетов В-17 поднялись с Мидуэя, чтобы атаковать горящий авианосец. Однако, выйдя на цель, они увидели здесь только эсминец "Таникадзэ". Авианосец "Хирю", который он сопровождал, затонул, и теперь эсминец спешил на соединение с Ямамото, Дважды атаковав корабль и сбросив на него 80 230-кг бомб, самолеты не добились ни одного прямого попадания.
Рассвет 5 июня застал американские авианосцы а 130 милях к северо-востоку от Мидуэя. Было уже совершенно ясно, что японцы отходят, и Спрюэнс должен был теперь выбрать наиболее подходящую для атаки цель. Этой целью оказалась группа японских кораблей северо-западнее атолла, которая, по донесениям, состояла из двух линейных кораблей и авианосца. Зная, что атаковать придется на пределе радиуса действия самолетов, Спрюэнс приказал своим самолетам взять только по одной 230-кг бомбе, приняв вместо остальных больше горючего, и произвести атаку не раньше 15.00, стараясь, по возможности, уменьшить дистанцию до противника, Откладывая атаку до 15.00, Спрюэнс понимал, что самолеты не успеют вернуться на свои корабли до темноты и что поэтому их придется принимать, освещая авианосцы. Однако возможность уничтожения четвертого японского авианосца делала этот риск оправданным.
Но добить японский авианосец американским самолетам не пришлось: он пошел ко дну сам. Неудачным был и налет на эсминец "Таникадзэ". Когда самолеты вернулись назад, "Энтерпрайз" и "Хорнет" осветили свои взлетные палубы, включив прожекторы. Свет мог привлечь внимание японских подводных лодок, но Спрюэнс пошел на этот риск, заботясь о том, чтобы принять все свои самолеты, экипажам которых еще ни разу не приходилось делать посадку ночью.
Спрюэнс, убежденный в том, что никаких японских сил перед ним нет на расстоянии по крайней мере 250 миль, изменил курс и всю ночь шел на запад, уменьшив скорость до 15 узлов, чтобы сэкономить топливо на эсминцах и случайно не догнать японские линейные корабли в темное время суток.
Утром 6 июня была прекрасная погода с хорошей видимостью и спокойным морем. Самолеты-разведчики с "Энтерпрайза" вскоре после рассвета обнаружили японские крейсера "Могами" и "Микума" примерно в 130 милях к юго-западу от американских сил. Произведя три налета, американские летчики добились попаданий в оба крейсера и в сопровождавшие их эсминцы. Несмотря на тяжелые повреждения, крейсеру "Могами" удалось добраться до островов Трук, где он более года стоял в ремонте, не принимая участия в боевых действиях. Крейсер "Микума" затонул через несколько часов после третьей атаки, унеся с собой около 1000 человек.
Вечером 6 июня Спрюэнс прекратил преследование. Он отослал эсминцы, у которых было на исходе топливо, и оставил для эскортирования авианосцев всего четыре эсминца. Разумеется, этого было недостаточно для обеспечения безопасности авианосцев в районе, где действовали японские подводные лодки. Кроме того, американские летчики были сильно измотаны предыдущими атаками. Наконец, было неразумно входить в зону действий японской авиации с острова Уэйк, где японцы могли сконцентрировать самолеты, предназначенные для переброски на Мидуэй. Поэтому Спрюэнс повернул обратно на северо-восток, чтобы впервые с 31 мая пополнить запасы топлива.