太平洋战争进入1942年后，日本帝国海军把下一个进攻目标对准了太平洋上的一个小岛——中途岛，从而引发了一场举世瞩目的大海战。
中途岛是个面积只有4.2平方公里的小岛，位于亚洲和北美洲之间的太平洋航线的正中。它的战略地位非常重要，东距美军太平洋舰队基地珍珠港1000海里，西距日本海军联合舰队基地柱岛2000海里，是美国夏威夷群岛和珍珠港基地的西北门户和屏障。日军大本营认为中途岛不仅是扼守美国海上防线的门户，而且上次美军空袭东京的飞机也是从这里出发的，实在是个严重的威胁。只有攻占了中途岛，才能进一步占领夏威夷群岛和珍珠港基地并彻底消灭美国海军太平洋舰队。因此，日军大本营制定了中途岛作战计划，决定由南云忠一海军中将率航空母舰混合编队消灭美军在中途岛地区的海空军力量并轰炸中途岛，保证登陆部队攻岛作战成功，而日本海军联合舰队司令官山本五十六海军大将则亲率联合舰队主力随后跟进，准备痛击前来增援中途岛的美军舰队主力，力争一举将其歼灭掉。
为了实现这一作战计划，山本动用了当时日本海军的全部力量，包括8艘航空母舰和11艘战列舰在内的200多艘舰船、飞机1000余架、官兵10万人，浩浩荡荡杀奔中途岛而来。而美国太平洋舰队当时能集结的只有3艘航空母舰、8艘巡洋舰、14艘驱逐舰和35艘潜艇，飞机只有400余架。双方力量的对比对美国海军极为不利。
然而，山本万万想不到，美军此时已经能够破译联合舰队发出的大部分密码电报，因而基本上掌握了日军的动向。在1942年4、5月间，美军就发现在日军往来的电报中频繁出现“AF”字样。经过仔细分析，美军太平洋舰队司令尼米兹上将判断“AF” 就是中途岛，并且极有可能是日军下一步的进攻目标。他马上下令加强了中途岛的防卫力量，并开始全方位地监视日本海军的动向。很快，综合各方面的情报，已经可以肯定日军的下一个进攻目标正是中途岛。尼米兹马上调整部署，向中途岛上增加了17架 “复仇者”式鱼雷轰炸机，4架B-26中型轰炸机和17架可作鱼雷攻击机用的B-17式重型轰炸机。与此同时，尼米兹将3艘航空母舰和所有能够出战的舰艇集中起来，编成第16和第17二支特混舰队，分别由斯普鲁恩斯海军中将和弗莱彻海军中将指挥，秘密开往中途岛以北200海里的海域，隐蔽待命。尼米兹的意图是集中主力，以静制动，全力搜寻日本舰队的位置，寻机发动攻击。
日本海军兵分4路而来。南云率航空母舰混合舰队从中路主攻中途岛；在他的南面不远是69艘战舰组成的登岛舰队，只待南云舰队扫清外围的美国海空军力量，即可一举登陆中途岛；在南云的北面600海里处是佯攻阿留申群岛的33舰艇组成的日军舰队，以吸引美军舰队主力的注意力；在南云西北800海里处是山本的联合舰队主力，准备随时驰援南云；另外还有17艘日军潜艇在中途岛与珍珠港之间海域巡逻，以临视美国海军的动向。整个作战编队兵强马壮，日军上下都对此战必胜毫不怀疑。
1942年6月4日凌晨，南云舰队按计划驶抵距中途岛250海里的攻击海域。南云的舰队包括“赤城”、“加贺”、“飞龙”、“苍龙”号4艘大型航空母舰、2艘战列舰、2艘重型巡洋舰、1艘轻型巡洋舰及12艘驱逐舰，拥有舰载作战飞机300余架，实力不可谓不雄厚。南云坚信以他的这支舰队的力量，足以消灭太平洋上的任何美军舰队。南云一面命令第一波轰炸中途岛的日军飞机作准备，一面派出几架搜索飞机沿舰队以东300海里范围内搜寻美军航空母舰。因为南云的任务是既要轰炸中途岛上的美军设施和机场，又要寻找附近的美国舰队决战。如果在全力攻岛时突然被美军舰队偷袭，那后果不堪设想，所以他不敢大意。
4时30分，南云命第一波日军轰炸机起飞轰炸中途岛。立时，72架轰炸机在36架“零式”战斗机的护航下，呼啸着向东南天际飞去。同时，南云命第二波126架攻击机挂上鱼雷和对舰攻击穿甲炸弹，准备攻击美国航空母舰。他不知道，这时，一架美国侦察机已发现了南云的庞大舰队，悄悄地飞走了。这架飞机正是埋伏在中途岛以北的美军特混舰队的侦察机，美军舰队因而侦知了日本舰队的位置。尼米兹马上命令二支美军特混舰队悄悄向西进发，偷偷逼近日本舰队，同时做好攻击准备。
轰炸中途岛的日军飞机进入美军防卫圈时，已被美军雷达侦知，岛上的的美军飞机立即全部起飞升空。26架美军“野猪”式战斗机冲上来拦截，可是却被性能优越的日军“零式”战斗机一一击落。日军轰炸机突破空中防线后，冒着密集的地面炮火，拼命地俯冲投弹。美军地面指挥部，电站相继被炸毁。可是日军最主要的轰炸目标美军机场上却已空空荡荡，美军轰炸机早就升空逃开了，这令日军飞机非常失望。攻击指挥官立即向南云请示，要求向中途岛发动发动第二波攻击。
南云于早7时接到攻击部队的报告，感到比较为难。派出去的侦察机还没有发回报告，不能确定美国航空母舰的位置。如果就这样将第二批攻击机撒出去轰炸中途岛，万一美军航母来袭，那后果就严重了。正在这时，空袭警报响了，从中途岛方向飞来了美军6架“复仇者”式鱼雷机和4架B-26中型轰炸机，冒死向南云所在的旗舰“赤城”号航母的两舷实施攻击。日军“零式”战斗机马上起飞迎敌，舰队的高射炮也对空猛射。结果10架来袭的美军飞机被打下7架，剩下的带伤而逃。南云这时意识到了中途岛上美军飞机对航空母舰的威胁，于是下令，各舰甲板上已装好鱼雷和对舰攻击炸弹的第二波攻击飞机立即换装对地炸弹，准备对中途岛发动第二波攻击。甲板上的水兵们立时忙乱起来，紧张地将鱼雷卸下，又从弹药库拖出炸弹，再给飞机装上。
约8时，飞机换弹完毕，正待起飞。这时，南云突然得到先前派出的侦察机的报告，称在南云舰队以东240海里处发现美国舰队，其中有1艘航空母舰。南云大惊，240海里距离飞机只要40分钟就能飞到！他想马上命第二波攻击机改去攻击美军航母，可这些飞机刚换装上对地攻击炸弹，对军舰威力不大不说，而且护航的“零式”战斗机也必须重新加油。如果再重新换装鱼雷可就太冒险了，这个空隙美军来袭怎么办？南云有些手足无措。还没等他想好对策，第一波轰炸中途岛的飞机又已飞回舰队上空，要求降落。南云急得浑身冒汗，最后一咬牙，下令各舰清理甲板，回收第一波飞机，给第二波飞机拆下对地攻击炸弹，再换装上鱼雷和对舰炸弹，准备攻击美军航空母舰。这下各舰甲板上乱成一团，机械师和水兵们七手八脚从第二波飞机上拆下炸弹，也来不及送回弹药库，就顺手堆在甲板一边，再把第二波飞机拖回机库换装鱼雷。而第一波飞机又陆续在各个航空母舰上降落，一通忙乱，把甲板上的人累得筋疲力尽。
就在南云的舰队手忙脚乱之时，尼米兹已下令美军飞机出击，火速飞抵作战海域攻击日本舰队。美军飞机分为4个攻击波：第一波为“大黄蜂”号航母起飞的15架鱼雷轰炸机；第二波为“企业”号航母起飞的14架鱼雷轰炸机；第三波为“约克城”号航母起飞的12架鱼雷轰炸机；另有49架俯冲轰炸机跟在最后作为第四攻击波。
9时40分，第一波美军轰炸机飞抵日本舰队上空，此时日军飞机刚刚换装完毕上了飞行甲板。日军“零式”战斗机立即全部起飞迎战，各舰的火炮也猛烈开火。不久另二波美军的轰炸机也飞来袭击，空中飞机撕扭，海面上炮声隆隆，双方撕杀成一团。因为美军轰炸机无战斗机掩护，结果大部分被击落，41架飞机只有6架逃走，并没给日军舰队造成多大的伤害。
10时10分，南云命换装完毕的第二波攻击机准备起飞袭击美军舰队，而空中的“零式”战斗机也因快没油了而大部分降落，只剩下了少量的几架战斗机在空中警戒。就在这时，一直隐藏在3000米高空的积雨云后面的美军第四波49架俯冲轰炸机，突然像闪电一样冲下来，对日本舰队发动了迅猛袭击。美机的出现完全出乎日本人的意料，一时间根本没有还手之力。
美机首先扑向“赤城”号，一颗接一颗的重磅炸弹叫啸着落了下来。2颗炸弹命中“赤城”号，一颗透甲板炸毁了飞机库，另一颗落在甲板上，引起排成行的飞机的爆炸，并引爆了飞机上的鱼雷和堆放在甲板一边的炸弹。结果形成连锁爆炸，大火冲天而起并向四处漫延，舰体被炸成了马蜂窝状，日军官兵死伤无数，“赤城”号在连续的爆炸声中慢慢地下沉。无奈之下，南云只好弃舰登上“长良”号巡洋舰。紧接着，从“企业”号上起飞的16架美机围住3.8万吨级的“加贺”号猛烈轰炸，“加贺”号连中4弹，甲板上挂满鱼雷的日军飞机全部起火爆炸，又引发了弹药库和锅炉的爆炸，在2声山崩地裂的大爆炸后，“加贺”号舰体迅速倾斜，倒扣着沉入太平洋底。从“约克城”号上起飞的17架美机也扑向了1.59万吨级的“苍龙”号，雨点般的炸弹纷纷而下。“苍龙”号连中3弹，甲板上的飞机群发生了大爆炸，舰体被炸开，又引发了油库和弹药库的爆炸，“苍龙”号被炸成了一团大火球，很快沉入海底。仅仅几分钟的时间，先前还趾高气扬不可一世的日军3艘重型航空母舰都沉入了海底，只有“飞龙”号因躲在一片积雨云下，才逃过一劫。
南云望着海面上的三团大火球，悔恨交加，伤心欲绝。他咬牙切齿地下了命令：“飞龙”号出动所有的舰载飞机，向美军航空母舰复仇！“飞龙”号上的日军飞机迅速向美军舰队杀去。中午时分，日军飞机发现了“约克城”号航空母舰，立即发起了攻击。18架日军飞机拼死冲击美军战斗机和高射炮织成的火力网，大部分被中途击落，只有6架不顾一切扑到“约克城”号上空投下了炸弹。“约克城”号躲闪不及，连中2弹，炸毁2台锅炉并击中弹药库引起冲天大火。1架日军飞机一头撞在了“约克城”号甲板上，炸开一个大洞并造成很多美军士兵死伤。好在美军机械人员及时抢救，总算没造成连锁爆炸。没过多久，“飞龙”号上的日军飞机又对“约克城”号发动了第二波攻击，这回“约克城”号舰体被炸开了一个大口子，舰身倾斜，失去了航行动力。无奈之下，美军只得弃舰，任其顺水漂流。两天后，1艘日本潜艇发现了还没沉没的“约克城”号，又连发3枚鱼雷，终于击沉了这艘庞然大物。
美军“企业”号和“大黄蜂”号航空母舰因为“约克城”号被击中起火而怒从心起，立即派出40多架飞机去轰炸“飞龙”号。日军“零”式战斗机拼死拦截，但寡不敌众，终于被突破防空网。美军飞机集中攻击“飞龙”号，很快将“飞龙”号炸成了一团大火球，渐渐沉入海底。至此，惨烈的中途岛大战终于结束。
万般无奈之下，泪流满面的南云只得下令全体舰队向北撤退，回师与联合舰队主力会合。上百海里外的山本五十六闻报，面色铁青，他意识到，日本想要赢得这场战争的希望彻底破灭了。6月5日，山本发出命令：攻占中途岛计划取消！撤退！
中途岛之战，日本海军损失重型航空母舰4艘，重型巡洋舰1艘，飞机332架，官兵伤亡3500余人；美军损失重型航空母舰1艘，驱逐舰1艘，飞机约150架，官兵伤亡300余人。中途岛大战以美国海军取得全胜而告终。
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