下午16时23分，斯威尼中校的B-17机群出现在田中船队的视野之中。美军轰炸机借着暮色发起了攻击，空中堡垒从2500到3000米的高度实施了水平轰炸。田中的旗舰“神通”号轻巡洋舰及护航驱逐舰的高炮随即打响。刹时间日军大炮轰鸣，美军丨炸丨弹呼啸而下，原本平静的海面上瞬间水柱林立。几分钟后喧闹停止，双方竟然相安无事，无一伤亡。从如此高空攻击海面上缓慢行进的目标，对陆军航空队的投弹手来说并非易事。仅仅几个月前，那些年轻的飞行员还都是普通老百姓，他们有的是出租车司机，有的是商店店员，还有的是田园中的耕耘者。以前双方的每一次交战似乎都会为日军增添新的声誉，但是这一次显然没有。日军的防空火力虽然猛烈，但炮弹都打到了轰炸机的身后。美军轰炸机丢下的丨炸丨弹也不算少，可有些根本就未爆炸。第三分队长塞西尔福克纳上尉投下的4弹中只有1颗炸响。由于电动投弹装置故障，爱德华斯蒂德曼中尉仅仅投下了1颗丨炸丨弹。陆军B-17轰炸机攻击水面舰艇的水平比在珊瑚海丝毫没有改观。

　　尽管如此，丨炸丨弹激起的冲天水柱还是让这些初出茅庐的小伙子们兴奋得手舞足蹈。回到岛上，斯威尼声称攻击取得了显赫战果：5颗丨炸丨弹命中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，1艘战列舰和1艘运输船燃起了熊熊大火，1艘运输船吃水线处中弹—战果果真是不同凡响。

　　听到如此大好消息，潜艇部队司令官英格利希少将激动万分，立即电令在附近海域游弋的“乌贼”号潜艇快速驶往交战海域，干掉日军那艘“已经受伤的战列舰”或其它舰只。匆匆赶到现场的“乌贼”号在预定海域并未发现任何敌舰的残骸。事实上田中船队中块头最大的就是“神通”号轻巡洋舰，他们在经历美军一轮空中打击之后毫发无损。美国陆军飞行员攻击水面舰艇的水平和识别能力由此可见一斑。不过他们的表现似乎比麦克阿瑟的兄弟们在珊瑚海的表演要强多了，至少是把丨炸丨弹扔到了日本人的头顶上—关键在这一水域也没有自己的船。

　　“大和”号很快就收到了田中少将发来的告急电报：“登陆编队已被美军巡逻机发现并遭遇空袭”。运输船队在南云第一机动部队对中途岛发起第一轮空袭之前就被发现，完全出乎联合舰队司令部的预料。为确保运输船队的绝对安全，在制定作战计划时，山本就对低速运输船队是否先于南云舰队出发踌躇再三。他本来预计中途岛的空中侦察不会超过1100公里，田中船队应该在3日下午进入美军的巡逻范围，这时美军早上出发的侦察机正好调头返航，田中船队就可以获得当天晚上十几个小时的宝贵时间，而第二天清晨南云舰队对中途岛的攻击已经打响，运输船队的安全是完全可以保证的。现在田中船队提前被发现，似乎预示着战役的前景已不容乐观，中途岛和夏威夷肯定均已警觉。宇垣怒斥登陆部队“过早暴露行踪”，他在日记中如此写道，“我认为对此应予以注意。下午第二驱逐舰战队司令官（田中）报告说，9架敌机攻击了我登陆船队，但我未受损失，显然他们已对我方的意图有所察觉。”宇垣后悔当初未让南云部队按原计划在3日早上就对中途岛发起空袭。虽然出现了如此大的意外，山本却并未对作战部署做出任何调整，尽管其计划的第一块基石—战略上的出其不意已完全消失。

　　既然战略意图已经暴露，老酒窃以为山本此时的最好做法是让南云机动部队放慢脚步，主力舰队快速赶上合兵一处再做计议。如此不但可以提高机动舰队的防空能力并分担其遭遇空袭的压力，“瑞凤”号的舰载机还可以为4艘主力航母的攻击提供补充，主力舰队为数众多的水上飞机也能帮助南云舰队实施更加翔实的搜索侦察，至少机动部队不会像后来那样败得那么惨。

　　珍珠港在第一时间收到了中途岛发来的“发现敌军主力舰队”的电报。当通信参谋莫里斯柯茨中校将电报匆匆呈交司令官时，尼米兹上将如释重负，他略显兴奋地告诉莱顿等人，“看来一切都明朗了！”漫长的等待终于有了结果。结合之前荷兰港遭遇袭击的消息，尼米兹清楚罗彻福特提供的情报是准确无误的，自己之前对形势的判断完全正确，一切正如他的预料顺利进行。

　　根据罗彻福特和莱顿此前提供的情报，尼米兹判断对美军威胁最大的日军航母舰队尚未露头。如果弗莱彻根据侦察机发回的情报错误地认为这就是敌军的“主力舰队”并贸然向敌军靠近—他目前与敌舰的距离尚不足以立即发起攻击，就会打乱美军的全部节奏。谨慎持重的尼米兹在10时07分向弗莱彻发出了提醒电报，“那不是──重复一遍──那不是敌军的突击部队，很可能只是登陆部队。突击部队将于明日清晨从西北方向对中途岛发起攻击。”他要求弗莱彻暂时按兵不动，继续组织侦察搜索。在电报结尾处上将说，“明天，可能是你们给敌人以沉重打击的重要一天”。

　　这天太平洋舰队作战纪要的结束语也作出了类似预言，“在未来的两三天内，战斗的发展情况将影响整个太平洋战争的进程。”

　　到下午14时45分，尼米兹总结了当天的全部事态，“据信敌军航母舰队尚未出现”，截止目前局面“尚不足以确定或推翻我此前的判断，也不足以证明初期的事态将发生变化。”当天夜里，上将就在办公室的行军床上休息，“我们最重要的目标”—日军的航母不久就会出现，“明天也许就是我们收拾他们的日子”。

　　接到尼米兹发来的提醒电报时，弗莱彻率领的两支特混舰队尚远在田中船队的1600公里之外，当天不可能有交战发生，但所有人神经依然蹦得很紧。弗莱彻当然不会轻易相信中途岛的判断，他的观点可谓与尼米兹不谋而合。他已经得到了中途岛陆基航空队攻击日军登陆船队的消息，但最重要的日军航母舰队至今依然杳无音信。用他的话就是，大家都“咬着指甲”猜测敌军航母为何还未出现，只盼第二天早上的搜索能够尽快找到他们，“我们等不起，必须先发制人，迅速而有力地实施打击。”

　　弗莱彻下令舰队先北上后调头，继续滞留在中途岛以北海域。为确保敌军没有悄悄接近，“约克城”号放飞了10架侦察轰炸机，对西南和东北扇面搜索了370公里。4日凌晨，弗莱彻指挥舰队以13.5节的速度向西南航行，准备在黎明时分到达中途岛以北370公里处。一旦岛上巡逻机定位了日军航母舰队，他和斯普鲁恩斯就会立即起飞舰载机发出致命的一击。弗莱彻同样深信，6月4日将是“美国海军史上一个最重要的日子”。

　　大战在即，弗莱彻不愿过多削弱自己的攻击力量，他想依靠中途岛的陆基航空力量寻找据信从西北方向不断接近中途岛的日军航母舰队。为了防止敌军迂回至背后，他在4日4时放飞了“约克城”号的10架侦察轰炸机，在舰队北侧180公里的半圆内执行安全搜索。4时20分，航母再次放飞了6架执行空中巡逻的野猫战斗机和执行低空反鱼雷机巡逻的10俯冲轰炸机，然后将8架战斗机、17架轰炸机和12架鱼雷机排上甲板。由于担心日军航母并非全部在一起，弗莱彻在机库中保留了一半的攻击力量。在珊瑚海海战中，由于贸然出击“祥凤”号给日军“双鹤”造成了绝佳的攻击机会，他希望在本次作战中不会再犯类似上次的错误。

　　在他南面约18公里处，斯普鲁恩斯少将已经在两艘航母甲板上摆上了他的全部打击力量—舰载机120架，其中俯冲轰炸机71架、鱼雷机29架、战斗机20架。三艘航母上另有51架战斗机被分配执行空中巡逻任务，由“企业”号的战斗机引导官道少校统一指挥。

　　在“约克城”号完成起飞作业之后，弗莱彻率两支特混舰队以15节航速转向东行。