Končno maja 1942 so japonske sile v prizadevanju, da bi odvrnile in uničile ameriške letalske ladje, organizirale napade na Aleutske otoke na Aljaski in
Atol Midway v zahodnem Pacifiku. Nagumo je na krovu "Akagi" vodil "Kaga", "Sōryū" in "Hiryū" ter podporne ladje Prve nosilske sile na Midway. V prvem napadu so japonska letala nevtralizirala majhno silo bojnih letal in povzročila veliko škodo ameriškim objektom. Torpedna letala in bombniki, ki so jih poslali iz Midwaya, da bi napadli japonsko floto, so imeli majhen učinek, vendar je japonski napadni načrt razbralo razkrivljanje kode, ameriška letalska letalska plovila pa so bila že na poti. Torpedni bombniki iz,, in so se zaporedoma pridružili napadu, zaradi česar so japonske letalonosilke morale nasilno manevrirati, da bi se izognile torpedom in jih onemogočile, da bi izstrelile dodatne letala. Ameriški potopni bombniki, ki so prišli pozno, potem ko je bilo težko najti floto, so kmalu izvedli usodne napade na "Akagi", "Kaga" in "Sōryū". Yorktown, ki so ga udarjali bombarderji Hiryūja, se je vrnil v boj, vendar je bil nekaj ur kasneje zadet z dvema torpedoma. Požgana Yorktown je bila zapuščena, vendar so njeni izvidniki natančno določili lokacijo Hiryūja, bombniki z Enterprise pa so Hiryūja s štirimi bombnimi napadi izneverili. Japonska je izgubila vse štiri letalonosilke prve letalonosilke v bitki pri Midwayu.