В полдень 28 мая Спрюэнс вывел из Пирл-Харбора Оперативное Соединение 16, в состав которого вошла и группа танкеров (2 танкера и 2 эсминца). Адмирал Флетчер на «Йорктауне» вместе с кораблями сопровождения вышел в море утром 30 мая.
Оперативное Соединение 16
Контр-адмирал Спрюэнс
Энтерпрайз
Хорнет
5 тяжелых крейсеров
1 крейсер ПВО
9 эсминцев
Оперативное Соединение 17
Контр-адмирал Флетчер
Йорктаун
2 тяжелых крейсера
6 эсминцев
Группа танкеров
2 танкера
2 эсминца
Когда авианосцы вышли в море, к ним на борт с береговых аэродромов перелетели самолеты. Первым на борт «Энтерпрайза» садился «Дивастейтор» командира эскадрильи торпедоносцев. Он сорвался с полетной палубы и упал в море. Пилот и 2 члена экипажа были спасены эсминцем. На следующий день не вернулся из разведывательного полета SBD «Хорнета». Когда 30 мая в море вышел «Йорктаун», один из его истребителей при посадке врезался в другой, убив заместителя командира эскадрильи. Это сократило общую численность авиагрупп американских авианосцев до 233 самолетов против 227 самолетов, стоявших на палубах 4 авианосцев Нагумо.
Кроме перечисленных выше самолетов, «Сорю» имел на борту 2 новых D4Y. Эти новые пикирующие бомбардировщики должны были служить дальними разведчиками и обеспечивать радиосвязь. Японцы называли их «Сусэй» – «Комета», а союзники – «Джуди». D4Y был оснащен новым мощным мотором водяного охлаждения, который позволял самолету развивать скорость 360 миль/час, что было на 40 миль/час больше скорости F4F «Уайлдкэта». Не включены в эту таблицу и истребители, которые должны были базироваться на Мидуэе после захвата острова. 6 самолетов находились на «Акаги», 9 – на «Кага», по 3 – на «Сорю» и «Хирю», всего 21 истребитель.
На американских авианосцах явно проявилась тенденция к увеличению численности истребительных эскадрилий. Все «Уайлдкэты» были новой моделью -4. Они имели бронирование, протектированные баки и складывающиеся крылья – все это за счет скорости и дальности.
Определенные надежды адмирал Нимиц возлагал на «непотопляемый авианосец Мидуэй». 1 июня на аэродроме острова находились 106 самолетов. ВВС принадлежали 17 четырехмоторных бомбардировщиков В-17 «Летающая Крепость» и 4 двухмоторных бомбардировщика В-26. Морская пехота имела 7 истребителей F4F-3 «Уайлдкэт», 21 истребитель F2A-3 «Буффало», 16 пикировщиков SBD-2 «Доунтлесс» и 17 пикировщиков SB2U-3 «Виндикейтор». «Буффало» и «Виндикейтор» устарели по отношению к другим самолетам. Большая часть пилотов «Уайлдкэтов» и «Доунтлессов» лишь недавно пересели на эти машины и плохо знали их. В результате аварии на Мидуэе был разрушен склад горючего, что помешало проведению тренировок.
Кроме того, на Мидуэе базировались 30 летающих лодок PBY «Каталина» и 6 новейших торпедоносцев TBF «Авенджер», принадлежавших флоту. «Авенджеры» были переданы 8-й торпедоносной эскадрилье «Хорнета», но прибыли в Пирл-Харбор слишком поздно, чтобы попасть на авианосец. Поэтому самолетам предстояло действовать с берегового аэродрома. Самолет TBF-1 имел скорость 271 миля/час, что на 70 миль/час превышало скорость TBD. Новый самолет был лучше вооружен, чем предшественник, и мог нести торпеду или 2000 фунтов бомб на внутренней подвеске против 1000 фунтов на внешней подвеске у TBD.
31 мая, когда Мидуэй уже был готов встретить удар японцев, Оперативное Соединение 16 заправилось с танкеров. Оперативное Соединение 17 провело заправку 1 июня. 2 июня оба соединения встретились в 325 милях к северо-востоку от Мидуэя. Все американские корабли благополучно прошли район завесы японских подводных лодок, развернутой вокруг острова. Субмарины должны были занять свои позиции 2 июня, однако из-за того, что несколько лодок стояли на ремонте, они сделали это лишь 4 июня. Впрочем, даже если бы японцы развернули свои подводные лодки, как и было намечено, американские авианосцы уже прошли опасный район.