日本偷袭珍珠港虽然获得了重大胜利，但美国的航空母舰当时不在港内，所以一艘也没有受到损失。日本决定再集中优势兵力，彻底歼灭美国航空母舰。
要实现这一计划，首先就要拿下位于夏威夷群岛东北方的美国重要的航空基地中途岛，把它作为日军的作战基地。进攻中途岛的日本海军，仍由策划指挥偷袭珍珠港的山本五十六海军大将率领。
但是这一次美国人却对日本人暗中进行的中途岛战役的部署了解得一清二楚。约瑟夫·罗奇福特少校已经破译了日本人正在使用的JN25密码。在日军一系列发过太平洋的电报中，最引人注目的是“AF”两个字母。这一代号显然表示某一大军事行动。破译小组发现，在一份水上飞机袭击珍珠港一事的日方电报中曾经提到“AF”。电文说水上飞机奉命到“AF”附近的一个珊瑚小岛上加油。因此他们推断，“AF”只能是指中途岛。
为了进一步查实，中途岛上的海军司令部受命用浅显的英语拍了一份作为诱饵的无线电报，报告中途岛上的淡水设备发生故障。果然不久以后美军截获的一份日军密码电报声称：AF可能缺少淡水。
经过这一证实，尼米兹决定把舰队埋伏在中途岛附近，给日军迎头痛击。尼米兹将当时美军在太平洋上所有
的三艘航空母舰全部调集到中途岛附近，同时还增加了中途岛上的守军，并在岛上加强修筑工事。1942年6月3日，日军对中途岛如期发动攻击，双方鏖战一整天，最后以日军的惨败而告终。
中途岛战役美军只损失一艘航空母舰、１艘驱逐舰和１４７架飞机，而日本却损失了４艘航空母舰、１艘巡洋舰、３３０架飞机，还有几百名经验丰富的飞行员和几千名舰员。日本海军从此走向了失败。