此日，美军派出多波战机追击日军军舰，但均未发现山本的主力舰队。
1942年6月6日3时45分，日军两艘重巡洋舰最上号和三隈号在浓雾中转向时互撞，最上号重创，三隈号及另两艘驱逐舰留下护航。
8时05分，中途岛起飞的12架陆战队轰炸机追击三隈号及最上号。
三隈号遭到击沉，而重伤的最上号则最后逃过美军轰炸，返回特鲁克岛基地。美军接着试图追击早在数小时前沉没的飞龙号，不过只找到了谷风号驱逐舰。但是，双方并无任何战果。
13时00分，1942年6月7日13时00分，日军伊-168号潜艇发现了约克城号，随即发射4条鱼雷，2条命中约克城号，1条命中护航的哈曼号驱逐舰，哈曼号驱逐舰随即沉没，约克城号一直飘浮到第二天中午才沉入海底。
被攻击同时，美军其它6艘驱逐舰曾试图反击伊-168号，但伊-168号最终安全撤离。
分析起霓虹失败的原因，首当其冲的就是霓虹海军骄傲自大，狂妄轻敌。
骄兵必败，这是霓虹海军在这次海战中的真实写照，也是霓虹海军在这次海战中失败的根本原因。
战争初始阶段，霓虹海军表现很好，尤其是偷袭珍珠港，做到了计划周密，准备充足，作战精确无误，取得了意想不到的辉煌战果。
但是由于这个阶段过于顺利，使霓虹海军上下被胜利冲昏了头脑。在这次海战上，没有了开战初期那种兢兢业业的态度。
作战计划制定仓促，漏洞百出，对反对意见置若罔闻。而对作战计划进行检验的图上演习也是敷衍了事。
例如，演习中南云部队在空袭中途岛时遭到美陆基飞机的攻击，裁判判定霓虹舰队被命中9次，两艘航空母舰被击沉。
可主持演习的宇垣少将命令将命中次数改为3次，改判为一艘航空母舰被击沉，另一艘轻伤，可不久这艘被击沉的航空母舰又从海底浮了上来，参加了下一阶段的战役。
而霓虹南云忠一中将的第一机动部队的官兵也对战役抱着“无论是什么任务我们都可以完成”的态度，没有认真准备。霓虹海军全军上下狂妄自大，这也是导致后来一连串错误，致使日本海军失败的根源。
再就是情报战的失败。战争在当时已经向多维空间发展，情报战和信息战已经成为制约战争胜利的主要因素之一。
在这次海战中美军取胜的王牌就是事先破译了霓虹海军的密码，在战役爆发前就了解了霓虹海军的作战计划和作战部署。这样就能集中力量伏击日军。
当时负责密码破译的莱顿中校向司令部预报：“霓虹机动舰队将从西北方来，方位325度，将在离中途岛175海里的地方被我们发现，时间是中途岛时间6时。”
当在准确的时间发现霓虹舰队后，尼米兹向莱顿中校说：“祝贺你，与你预报的只差了5海里。”反观霓虹，他们在战前没有搜集到任何有价值的情报，预定的侦察行动也由于种种原因取消了。
因此对敌情作出了完全错误的判断。双方一明一暗，使丑国享尽了先机之利。
霓虹作战计划的错误。首先，霓虹犯了分散兵力的错误。霓虹的舰只虽多，却被分为相互不能直接支援的六支，将2艘航空母舰用于遥远的北方，使得在中途岛方向主要靠南云舰队的4艘航空母舰，这4艘航空母舰上共有舰载机261架。
而丑国海军最大限度的集中部署自己的力量，全部可用于中途岛方向的飞机达到354架，在数量上反而占了优势。
其次。在给南云舰队的任务是两个根本矛盾的任务。一个任务是空袭中途岛，为登临作战作火力准备。
这就严格限制南云舰队的行动自由。可另一个任务确是与敌人舰队接触并歼灭之，这又要求南云舰队根据情况完全机动行事。
由于没有指明哪个优先，使南云舰队无所适从。被迫在两个波次的飞机上装载了完成不同任务的弹药，后来因为更换弹药延误了时间，延误了战机，遭受灭顶之灾。
第三，没有重视情报工作，对搜集情报的手段不重视，使得没有正确判明敌情。
霓虹作战观念的落后。丑国在珍珠港被击沉了所有的战列舰，反而使他们放开了束缚的手脚，建立了以航空母舰为核心的特混舰队，其他舰只都围绕保护航空母舰。
而霓虹虽然运用舰载机取得了偷袭珍珠港的胜利，可海军中坚持以战舰作为海战决战的决定性力量的拥护者还大有人在，包括当时世界上最大的战列舰“大和”号在内的战列舰队被保存在柱岛锚地，用来将来决战之用。
它们发挥的作用并不比珍珠港被击沉的丑国战列舰大。霓虹海军不愿将战列舰和航空母舰混合编组为以航空母舰为核心的舰队，让战列舰为航空母舰提供对空掩护，致使南云舰队只得靠自己的巡逻机来保护自己。
当遭到中途岛飞机攻击时，霓虹舰队只得将第二波飞机中的掩护战斗机起飞迎战，造成得到美军舰队的情报后已经准备好的俯冲轰炸机没有战斗机掩护，南云目睹了没有战斗机掩护的美国战机失败的下场，不愿自己重蹈覆辙，决定重组部队后再进攻丑国舰队，使得战机延误。
而且为登陆作战作火力准备的任务完全可以由战列舰队担任，这样就能放开南云舰队的手脚。
作战指挥的错误。首先是忽视了侦察任务。南云舰队没有专门的侦察机飞行队，由于不愿分散进攻力量，南云舰队的侦察任务主要由编队中战列舰和巡洋舰上的老式水上飞机担任。
那天霓虹舰队没有进行双相搜索，进行单相搜索的飞机中有2架出现故障，延误了起飞时间，造成发现美国舰队迟误，直接影响战局。
第二，当南云得到丑国舰队的情报后，没有采纳山口多闻的建议，立即出动没有战斗机掩护的俯冲轰炸机进攻，导致舰机同沉。
第三，山本五十六大将亲自率战列舰队出战，为保持无线电静默，自动放弃了战役的指导。
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