但是,它们的牺牲并非徒劳无功。它们吸引了日本战斗机飞行员和高射炮手的注意力,使他们未能发现从&ldo;企业号&rdo;和&ldo;约克城号&rdo;飞来的54架sbd无畏式俯冲轰炸机。轰炸机向&ldo;赤城号&rdo;、&ldo;加贺号&rdo;和&ldo;苍龙号&rdo;俯冲。这些航空母舰的飞行甲板上都挤满了待命起飞的飞机。克拉伦斯&iddot;e&iddot;迪克森海军上尉、一位俯冲轰炸机飞行员描述道:
当我按下机头时,我在自己的前面找到了目标‐‐航空母舰。我做了自己从未有过的最好俯冲……。我们以极好的间隔从各个方向冲向航空母舰的左舷。……我认得出那就是&ldo;加贺号&rdo;;它庞大、巍峨……。目标十分令人满意……。我看到,在我瞄准的部位偏后一点的地方落下了一颗炸弹……我看到,飞行甲板被炸开,向外翻卷着,下面的机库露出一大片……。那颗炸弹击中爆炸后,我不觉又下扎了一瞬间……我看到,有一颗500磅炸弹命中了&ldo;加贺号&rdo;舰桥的右边。两颗110磅炸弹命中了停放着飞机的飞行甲板前段……。这时,我才想起来,我该离开这里了……。
&ldo;加贺号&rdo;中了4颗炸弹。大火烧着了被炸毁的加油管,引起停在这里的飞机连续爆炸。熊熊翻腾的烈火吞没了&ldo;加贺号&rdo;,舰员弃舰后,它在那天晚上沉没了6月4日10点24分(西经时间),9架sbd俯冲轰炸机攻击了&ldo;加贺号&rdo;,各投了一颗炸弹。头3颗炸弹没有命中,但接着的6颗炸弹中有4颗命中了飞行甲板的前段、中段和后段。&ldo;加贺号&rdo;于19点25分沉没,死亡800人。。&ldo;赤城号&rdo;中的一颗炸弹把飞行甲板炸开一个大洞,另一颗炸弹落在停放的飞机中间。&ldo;赤城号&rdo;成了一片火海,在南云海军中将的将旗转移到一艘巡洋舰上不久,它被护航的驱逐舰击沉&ldo;赤城号&rdo;几乎与&ldo;加贺号&rdo;同时中弹,20分钟后,南云司令部开始向&ldo;长良号&rdo;轻巡洋舰转移。&ldo;赤城号&rdo;的沉没时间是6月5日4点55分,死亡263人。。&ldo;苍龙号&rdo;中了3颗1,000磅炸弹,仅仅才20分钟,整艘军舰被烈火烧得失去了控制&ldo;苍龙号&rdo;于10点25分遭到13架sbd俯冲轰炸机攻击,19点13分沉没。死亡718人。。
由于能见度差,sbd无畏式俯冲轰炸机没有发现第四艘日本航空母舰&ldo;飞龙号&rdo;。&ldo;飞龙号&rdo;派出两波总共40架俯冲轰炸机、鱼雷机和战斗机,攻击了&ldo;约克城号&rdo;这天上午,由&ldo;飞龙号&rdo;航空母舰18架俯冲轰炸机和8架零式战斗机组成的攻击部队攻击了&ldo;约克城号&rdo;,日本人损失了13架俯冲轰炸机和3架零式战斗机。下午2点42分,第二波(10架鱼雷机和6架战斗机)又一次攻击了&ldo;约克城号&rdo;。这次攻击,日本人损失了5架鱼雷机和3架战斗机。。弗莱彻海军少将望着飞近的日机说道:&ldo;好吧,我把钢盔戴上。现在我是无能为力的了。&rdo;&ldo;约克城号&rdo;的空中巡逻战斗机击落了大批第一波日机,但航空母舰也中了3颗炸弹,几处引起大火。损管队成功地使&ldo;约克城号&rdo;恢复了速度,但在许多野猫式护航战斗机加油的时候,它遭到了日本鱼雷机的攻击,中了两条鱼雷。&ldo;约克城号&rdo;严重倾斜,丧失了动力,舰员最后弃舰,但没有把它沉掉,而是拖走了。
然而,从&ldo;企业号&rdo;起飞的俯冲轰炸机已经为&ldo;约克城号&rdo;遭到攻击报了仇。它们找到了没有防卫能力的&ldo;飞龙号&rdo;(它的战斗机几乎在战斗中损失贻尽)。&ldo;飞龙号&rdo;遭到猛烈攻击,受伤很重,以至被迫自沉17点3分,13架俯冲轰炸机攻击了&ldo;飞龙号&rdo;,投中4颗炸弹。第二天清晨5点10分,由两艘日本驱逐舰用鱼雷把它击沉,但一直到8点20分左右才最后沉投。舰员有416人丧生。。这样,才几个小时,日本人全部损失了他们的4艘航空母舰,以及那些第一流的机组人员和大约250架飞机这次日本人共损失飞机332架。。一位目击者说,当消息传到&ldo;大和号&rdo;舰桥上的山本海军大将时,&ldo;参谋们紧闭嘴唇,诚惶诚恐地张望着。&rdo;面对美国人仍有两艘航空母舰作战而自己一艘也没有的严重事态,山本下达了撤退命令。美国人没有追击,由于不愿冒打一场夜战的风险来对付未受损伤的日本战列舰的大炮,斯普鲁恩斯海军少将决定撤离战场。
两天后(6月6日),紧紧追随撤退日舰的美国飞机逮住了巡洋舰&ldo;最上号&rdo;和&ldo;三隈号&rdo;。&ldo;三隈号&rdo;被击沉,&ldo;最上号&rdo;受伤,失去了战斗力,可是后来竟返回了特鲁克的日军基地。在那天上午,一艘日本潜艇狙击了&ldo;约克城号&rdo;和守护在旁的一艘驱逐舰。第二天早晨,当&ldo;约克城号&rdo;在波涛中消失的时候,护航舰只降下了海军旗,全体舰员立正列队,向这艘航空母舰致以最后的敬意。中途岛海战到此结束了。
中途岛海战证明了航空母舰在现代海战中的重要作用。斯普鲁恩斯和弗莱彻只出击了一次,就摧毁了日本舰队(这支舰队的炮火威力比美国舰队强大得多)的进攻能力,使帝国海军遭到了1592年1592年,日本太政大臣丰臣秀吉率领部队入侵朝鲜,被朝鲜名将李舜臣打败。以来第一次决定性失败。日本人的征服高潮在珊瑚海和中太平洋都受到了遏制,他们开始面临一场山本曾经警告过的长期战争,而美国海军转入进攻的时机已经来临。