上述活动均发生在南方。与此同时，在北方，山本的主力舰队主要忙于与高须的阿留申警戒部队分手。8时，在北纬35°东经165°处，高须亲自率领的第二战列舰战队及岸福治的第九巡洋舰战队脱离主力北上。按照作战计划，高须应于6月6日到达基斯卡岛以南500海里位置，但他也应随时作好准备，一旦美军大举反击，就返回山本的主力舰队。然而，高须的庞大舰队实际上是被悬置在阿留申牵制行动与中途岛主攻作战之间，对第二天南北两场关键之战都无法提供支援。
主力部队朝昔中途岛继续东进。山本仍希望各部队依作战计划行动。渡边说：“战役临近，大家情绪高昂。”在这种极好的气氛中，收到了田中发来的报告，带来了令人不快的消息。山本及其幕僚不得不认为敌侦察机已将田中的位置报告了中途岛，很可能也报告了在珍珠港的太平洋舰队司令部。因此，战斗随时都可能打响。
宇垣极为不安，他在日记中写道，“……有报告说随同12艘运输船行动的我进攻部队今晨6时于距中途岛600海里处被一架敌机发现，第十六扫雷舰分队正在战斗。”宇垣真是个坚定的爱国主义者，在日记中还仍然用日本时间。在他看来，事件发生于6月4日上午6时，管它什么当地时间。他不高兴地继续写道：
提前暴露了！如果说由于它速度慢而必须早些开始接近敌人，那么我机动部队原定于N-2日发起第一次进攻的计划，当初就该提前一天。这个问题在出发前的一次情况简介会上就提山过，但由于机动部队需要时间准备，因而未将空中攻击的日期提前。
宇垣的用词并不十分明白，但他的意思还是可以看清楚的。在确定对中途岛实施火力攻击的时机时，计划的制定者低估了田中部队的速度。正如渊田早就提出的那样，几天来，田中一直有驶到南云舰队前面的危险。因此，如果当初将南云的攻击提前一天就好了。
日本人估计得非常正确。的确，战斗迫在眉睫。里德报告发现11艘敌舰后，11时30分，7V55号机报告了准确的数字，“货船2艘，小舰2艘，航向050，方位251，距离270”。显然，距离给搞错了，它当时距中途岛500海里左右。但是，这段时间，中途岛守军已经得到了足够的情报，可以采取行动了。
这些电报发到中途岛时，B-17轰炸机正在加油。为了保存这些宝贵的飞行堡垒，使其免遭敌人可能于凌晨发起的对机场的袭击，拉姆齐早在4时15分就命令它们起飞，先到中途岛东东南约90海里的帕尔—赫米斯礁。它们返回后，拉姆齐又派他们对265°方向200海里海域进行搜索。但飞机空手而回，于8时20分在中途岛着陆。
那天，又一架B-17轰炸机从夏威夷飞抵中途岛。该机驾驶员W·A·史密斯海军上尉刚刚着陆，就受命执行搜索任务。11时5分，史密斯报告飞机已经做好准备。接着，它接受了OV93的番号，于11时58分起飞。该机由一名叫凯拉姆的海军少尉担任观察员并作指引。史密斯的任务是跟踪敌舰队并准确判断敌方位，以便突击部队随后行动。虽然史密斯的飞机未挂炸弹，但拉姆齐相信B-17型轰炸机击退敌机的可能性比一般的侦察机更大。
半小时后，9架B-17型轰炸机各挂4颗600磅的炸弹，由沃尔特·C·斯威尼中校率领出发去攻击敌主力部队。斯威尼这支队伍——正如拉姆齐在战役报告中所说——“是经验最丰富的B-17型轰炸机群，战斗力很强，行动果断，联络效率高，纪律严明。”
在9架B-17机飞行过程中，史密斯不断向他们提供云、风、能见度等方面的详情。16时11分，史密斯终于在261°方位、距岛700海里处发现敌2艘运输船和2艘驱逐舰，并作了报告。然后，他升高至8000英尺，饶有兴致地看着敌舰船边兜圈子边用高炮向他射击，而他自己却无法还击。但是，突击部队并未出现。史密斯在空中盘旋了约2个小时后，只好离开那里，返回中途岛。
一段时期以来，率领着战略服务处一个战地摄影组在中途岛忙于拍摄“中途岛历史图片集”的美著名电影导演、海军预备队中校约翰·福特，还不大相信日军真的会对中途岛有所企图。“那时，我下大相信仗会很快打起来，”他回忆说，“即使真的打起来，我想也不会与我们有关的。”
这天发生的情况使他相信战争将在中途岛发生。当赛马德请他做好准备“到电站顶上……”就位时，他欣然同意，并说那里将是个“拍照的好地方”。
“嗯，还是请你尽量把摄影的事忘掉吧。”赛马德说，“我希望你能对即将到来的轰炸作出准确报道。估计我们明天就会遭到攻击。”
三、甚至连中太平洋都嫌太小
斯威尼率领B-17型轰炸机中队继续西飞。海面上，第十六特混舰队继续沿着周密计划的航线行驶。6月3日星期三，“大黄蜂号”及“企业号”的航海日志反映出近乎可笑的平静。这几天，日志的开头几乎总是“照常航行”。这天的情况又可用这4个字加以概括。语言一贯平淡的“大黄蜂号”航海日志真实地反映了当天的活动情况。这天最有意思的事情是：凌晨2时，一名水手不幸在“值班时右眼上方被杯子打中”。这个事件的起因及其过程至今仍是个使人感兴趣的谜。
8时59分，由于“约克城号”的雷达在真北045、距离21海里处发现目标，“大黄蜂号”进入战备状态。9时5分，“大黄蜂号”转向逆风行驶，准备起飞战斗巡逻机。3分钟后，它“接到不准放飞的命令”，9时30分得知“目标消失”。这天，在它的航海日志上除了上述两件事情外，其余记的都是索然无味的流水帐。
显然，“企业号”这天同样平安无事。它先是蛇形前进，然后停下，转向，接着就进行例行的舰上检查。检查表明，“情况正常”。7时15分，一名水手“从飞行甲板上掉到狭窄的过道上，医生诊断为面部挫伤，划破”。11时32分，驱逐舰“拉塞尔号”靠上航空母舰，递送了当天的邮件。下午，值班人员在278°方位、10海里处发现我方一架巡逻机。16时，两名因行为不端而被关禁闭的水兵解除了禁闭，并给他们恢复了正常膳食。其它时间，“照常航行”。
然而，这一天对于这两支美特混舰队具有决定性意义。中途岛已将这天的侦察结果及时转报了尼米兹和弗莱彻。当太平洋舰队通信参谋莫里斯·E·柯茨海军中校将敌情报告匆匆送交尼米兹时，将军大喜。这一报告将使那些死硬的怀疑论者相信他对形势的估计是正确的。不过，早发现日进攻部队对美国确实是个很大的危险。如果尼米兹或弗莱彻也接受了这一看法，即里德所报告的“主力舰队”真的是敌主要的突击部队，那么，美军整个战役计划就会被打乱。但是，尼米兹决心既下，没有特大原因决不改变。他过去相信莱顿和罗奇福特，他们情报局最初的报告就指出，日军将由航空母舰部队实施主要突击。这时，他仍然相信他们。因此，他用舰队密码向弗莱彻发出急电：“那不是——重复一遍——那不是敌突击部队，而是登陆部队。突击部队将于明日天亮时从西北方向发起进攻。”
弗莱彻的观点与尼米兹的不谋而合。尼米兹的电报证实了他的看法。19时50分，他命令“约克城号”转向西南，驶往中途岛北方200海里处。一旦岛上的巡逻机发现南云的航空母舰舰队，他将从那里派出飞机发起进攻。
与此同时，日舰队除角田和田中部队外，都在忙碌着。潜艇部队虽比原计划迟了两天，这时也已到了指定位置，布好了甲、乙两条警戒线。这些潜艇白天潜入水中，夜间浮出水面，高度警惕地在警戒线与珍珠港之间的海域搜索。由于美两支特混舰队早已通过了这一位置，这一行动当然不会有收获。
不言而喻，南云的舰队在匆忙地进行着战前准备。6时刚过，大藤正直海军大佐补给部队的5艘油船及“秋云号”驱逐舰取航向130，以12节的航速驶离舰队。8时25分起，各指挥官与所辖舰船之间信号往来频繁。这时，第八巡洋舰战队司令官阿部弘毅海军少将从“利根号”上发出次日反潜巡逻的命令：
“一、起飞时间：第一班，1时30分；第二班，4时30分，第三班，7时30分。
“二、‘雾岛号’、‘筑摩号’各派一机（必要时，派3座侦察机）为第二班机。‘雾岛号’派出的为一号机，‘筑摩号’机为二号机。”
上午半天没有情况。13时25分，南去向全舰队发出信号，规定攻击部队离开航空母舰后，舰队的行动计划为：
一、第一波起飞后，舰队须以24节的航速沿135°航向行进。3小时30分钟后，若刮东风，则航向转为45°，航速20节；若是西风，则航向转为270°，航速20节。
二、作战计划可随敌情变化而改变。在为集结制空部队并将其升上飞行甲板作准备时必须牢记这点。
三、若无新的命令，搜索部队须与攻击部队同时起飞。
上述第二点表明，南云至少在口头上赞成敌人并不是像棋子那样可由日本人随意摆布的那种看法。
将近一小时后，南云又发出命令：“保持26节航速，作短暂准备；5日1时起，以最大战斗速度前进，作20分钟准备。”
18时30分，阿部报告南云并用信号向巡洋舰战队和战列舰战队各舰发出通知，就次日反潜空中巡逻计划变更如下：
“一、兵力调配：第八巡洋舰战队每舰一机作为第一班和第三班，第三战列舰战队每舰一机作为第二班和第四班，‘筑摩号’和‘雾岛号’各出一机作为第五班。
“二、起飞时间（依第一班至第五班的顺序）：1时30分；4时30分；7时30分；10时30分；13时30分。”
这时，南云部队正以24节的航速朝东南方向疾进。4艘航空母舰在中央，“榛名号”和“雾岛号”，“利根号”和“筑摩号”，“长良号”，以及数艘驱逐舰大致成圆形在四周作掩护。突然，“利根号”开始对空射击，并发出信号旗，报告发现敌机。1分钟内，3架战斗机自“赤城号”起飞截击，但什么也没有发现。19时40分，“利根号”发出信号，向南云报告：“敌机在260°方向消失，共约10架”。14分钟后，截击机返回“赤城号”，报告说未见敌机。
显然南云认为“利根号”上有人想象力过分活跃而判断失误，因而未向“大和号”报告此事，也许南云将此事作了报告，但并未引起山本的幕僚的重视。我们在宇垣和三和的日记中均发现对此事的记载。我们发现这两位日记记得十分认真的军官都在自己的日记中谈到了前一天南云发报的事情。像往常一样，三和实事求是地写道：“……我担心南云的发报可能导致敌发现我部队。但电报既已发出就无可挽回。我们继续前进。只愿上苍保佑我们平安无事。”
宇垣虽感不安，但却十分公正地记下了当天的气候情况，为南云的鲁莽开脱——尽管他并未记下当初演习时他自己作过的指示。宇垣写道：
每秒5米速度的东风迎面带来了漫天大雾，根本看不出何时会消散。昨天，机动部队打破无线电静默，用无线电发出关于新航向和航速的命令，现在看来，他们当时很可能也遇上了这场大雾，为了继续执行规定的作战任务，出于无奈才作了那种选择。
接着，那种诸事不顺心的痛苦感涌上了心头。随即他又写道：“我觉得甚至连中太平洋都嫌太小！现在我只希望机动部队明天对中途岛的空中攻击不再遇到麻烦。”
对田中来说，太平洋确实太小。那天下午，他一直非常焦虑。斯威尼的B-17型轰炸机于，6时40分发现了他的部队并开始攻击。日军一发现美大型飞机从南方飞来，“神通号”就立即开火。但美机陡然上升，飞出了高炮射程之外。“神通号”刚停火，它们又返回来。“神通号”再次射击，飞机又再次消失。驱逐舰上的原海军中佐清清楚楚地看到了这场战斗，被美机这种捉迷藏的打法搞得坐立不安，心神不定，因为这部分进攻部队没有空中掩护。
暮色刚刚开始降临？轰炸机又迎头飞来，天幕上清楚地显出。飞行堡垒的优美轮廓。田中所有的驱逐舰立即开火。B-17型轰炸机分别从8000、1万、1．2万英尺高度投掷炸弹。刹时间，大炮轰鸣，炸弹呼啸而降，隆隆爆炸，舰钟叮哨作响，水柱嗖嗖窜起、哗哗落下，人们大声地吼叫着。在这块通常冷清的区域，这一切构成了一曲可怕的海战交响曲。几分钟后，喧闹停止，双方却无一伤亡。日军防空火力虽然猛烈，但炮弹都打到了轰炸机的身后。轰炸机丢下的炸弹不少，但有些根本没有爆炸。第三分队长塞西尔·L·福克纳上尉一共投下4颗炸弹，只有1颗爆炸。爱德华·A·斯蒂德曼中尉由于电动投弹装置短路，只投下1颗炸弹。
虽然斯威尼在这次进攻中末被防空炮火击中，但他不相信碰运气。他根本不核查所取得的战果——如果取得了什么战果的话——就率领完好无损的轰炸机中队返回中途岛。结果，美国人对战果有好几种出入很大的说法。第七航空队司令部声称“其中5颗命中2艘战列舰或航空母舰、2艘大型运输船，1颗可能命中、4颗差点儿命中……发现1艘战列舰和1艘运输船起火，1艘运输船在吃水线处小弹。”英格利希海军少将一听列这些战果报告就立即满怀希望地命令“乌贼号”潜艇出动去干掉敌“损伤的战列舰”。然而拉姆齐的正式报告只说到“1颗炸弹命中1艘战列舰，另1颗命中1艘运输船”。
可以相当肯定地说，这些飞行员并不是故意虚报战果。在那样的高度，透视失真，又有冲天炸起的数吨重的水柱的干扰，只有特别有能耐的观察员才能分辨得出哪颗命中，哪颗炸偏。事实上，所有的现场战斗报告都必然存在大量失实之处。
这一事件虽未造成损失，但却使山本的参谋们真正地担心起来。这种心情从攻打中途岛计划问世以来，还是第一次。整个战术思想的实现在很大程度上有赖于田中舰队在南云的航空母舰部队对中途岛发起进攻之前不被发现。联合舰队的参谋们也许曾希望会出现奇迹——那架美侦察机没有将发现的情况报回中途岛。然而，这些B-17型轰炸机的出现使他们的希望成了泡影。
“由于敌人这次侦察发现了我部队，显然，他们已经对我方意图有所察觉，”宇垣在日记中说，“我认为应对此予以注意。下午，第二驱逐舰战队司令报告说，9架B-17型轰炸机攻击了我攻略部队，但我未受损失。现在，战斗随时都会发生。
对这样的形势，三和比别人都想得开。记下这一事件后，他写道：“这是预料中的事情。除非真的发生罕见情况，否则，往前开进不被发现是不可能的。因此，作战继续按计划进行。”
里德的PBY在空中连续飞行约14个小时后，当晚在中途岛降落，这时油箱里几乎滴油不剩。VP44的大多数人员都到场对他表示热烈欢迎和衷心祝贺。接着，侦察大队指挥官梅西·休斯海军中校、里德的中队长罗伯特·布里克斯纳海军少校以及中队作战参谋唐·冈兹海军上尉把他叫去汇报情况。