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,阵亡307人;而日本却损失了4艘大型航空母舰、1艘巡洋舰、332架飞机,还有几百名经验丰富的飞行员和3700名舰员。日本海军从此走向了失败。为了掩饰自己的惨败,避免挫伤部队的士气,6月10日日本电台播放了响亮的海军曲,并宣称日本已“成为太平洋上的最强国。”当惨败的舰队疲惫不堪地回到驻地时,东京竟举行灯笼游行以庆祝胜利。美国海军首脑事后评价道:“中途岛战斗是日本海军350年以来的第一次决定性的败仗。它结束了日本的长期攻势,恢复了太平洋海军力量的均势”。同时,此战还给日军高层造成了难以愈合的创伤,这一痛苦的回忆直到二战结束一直挥之不去,使他们再也无法对战局做出清晰的判断。
美国著名海军历史学家塞缪尔•E•莫里森把美国海军在中途岛海战中的胜利称之为“情报的胜利”。美国海军提前发觉日本海军的计划,是日本海军失利的主要的原因之一。莫里森还认为单是从中途岛海战日军高炮没有阻止一架轰炸机投弹,以及马里亚纳海战中高炮仅造成了数架美机的损失来看,不宜对战列舰编入航母编队在防空中发挥的作用过高期待,公平地说,美国人的舰载高炮在换装威力巨大的博福斯40毫米及配备近炸引信前作用也不理想。而且日本和美国战前都在进行战列舰建造竞赛。
日本海军计划最明显的失误是分散部署兵力,联合舰队各部队在相隔很远的距离上单独作战,而美国海军最大限度的集中部署兵力。联合舰队的优势被削弱了。日军计划另一个失误是,进攻中途岛本来是诱使敌舰队决战,可却给航空母舰套上支持占领中途岛的任务,并一厢情愿地认为在中途岛受到攻击以前,敌舰队不会离开其基地。日军侦察搜索计划同样不利。最后导致南云遇到进退维谷的难题和来回换装鱼雷、炸弹的尴尬局面。
中途岛海战改变了太平洋地区日美航空母舰实力对比。日军仅剩大型航空母舰2艘、轻型航空母舰4艘。从此,日本在太平洋战场开始丧失战略主动权战局出现有利于盟军的转折。此次海战的特点是双方海上战斗编队在舰炮射程之外,以舰载航空兵实施突击。日军失败的原因是过高估计己方航空母舰的战斗力,同时在两个战役方向作战,兵力分散;情况判断错误,认为美国航空母舰来不及向战区集结;通信技术落后,缺乏周密的海上侦察,直至关键时刻也未查明美航空母舰的位置;战场指挥不当,决心多变。美军获胜的原因是掌握日军进攻企图,及时集结兵力待机;在鱼雷机大部损失的情况下,轰炸机连续俯冲轰炸,导致日军鱼雷机连机带雷爆炸,航空母舰被彻底摧毁。
经过3小时激战,日本的防御屏障似乎证实牢不可破,因此日军改变了93架轰炸机和鱼雷飞机的任务。但在上午10时22分,这个牢不可破的防御屏障终于打开一个缺口。“飞龙”号航母忽然脱离箱形编队,向北驶去;但其余3艘航母仍然抱成一团,在飞机起飞点进行反击。它们的飞行甲板成了邀请大灾难降临的地方:一群飞行员激动地加大发动机的转速,一堆堆炸弹放得乱七八糟,军官士兵紧张地奔跑,高辛烷油料软管像蛇一样在人们的脚下弯弯曲曲。只需要5分钟就能完成出击准备一举消灭美国航母。“零”式飞机正在低空飞行,追击低空飞行的美军鱼雷飞机。这使得日本航母缺少对付高空攻击的战斗机巡逻掩护。正在这时,美国海军韦德•麦克拉斯基少校率领的从“企业”号航母起飞的36架“无畏”式俯冲轰炸机和马克斯韦尔•莱斯利少校率领的从“约克城”号航母飞掠下来,忽然破云而出,伴随着令人毛骨悚然的尖叫声,他们向下方的日本航母起飞的17架俯冲轰炸机发起攻击。在很多后世的电影中都引叙这种说法和情节而实际情况是不一样的。 不存在的“命运的5分钟”日方朝云出版社出版的《中途岛海战》,已经从根本上否定了“命运的5分钟”说法。“南云舰队中弹时,一航战的换弹(炸弹换鱼雷)尚未完成,攻击队正在准备起飞,第一架战斗机滑出甲板时中弹的说法虽然普遍,但可以肯定的是,这架战斗机属于舰队直掩机,而不属于对美特混舰队的攻击机队的护航机。”根据赤城舰桥上的了望员证词,中弹瞬间,赤城飞行甲板上,连一架攻击机都没有。只有3架零式战斗机。其中1架似乎属于为第2攻击队准备的掩护机,但无法断定。因为当时为第2攻击队准备的护航战斗机,几乎都在上空掩护舰队。另外2架,可以断定属于刚刚降落下来,补充弹药燃料的直掩机。而据飞行员证词,当时起飞的1架零式战斗机,是因为其飞行员发现了正俯冲下来的美军飞机,而立刻跳上眼前飞机起飞。可以证实,赤城中弹前,其甲板上只有3架零式战斗机,而且都没有飞行员。第2攻击队的97舰攻飞行员,正在待机室里等待起飞。实际上,赤城等航母飞行员的伤亡并不大,这也证实了他们当时应该不在飞机座舱里,因为如果他们在整齐排列在甲板上的飞机座舱里,中弹后,在极短时间内便被陆续引爆的飞机将会大批杀死其飞行员。加贺航母中弹瞬间,甲板上是否已经排列满第2攻击队的飞机,没有准确说法,但有证词说97舰攻在升降机的时候中弹。苍龙中弹瞬间,有证词说“甲板上有10架左右舰攻”。这可能是第1攻击队返回的舰攻刚刚降落,或者是为第2攻击队准备的“99俯冲轰炸机”。不管怎么说,都不能证明第2攻击队还有5分钟就能起飞。而且,如果1,2航战是在“命运的5分钟”内中弹,那么没有中弹的飞龙应该在5分钟内起飞全部的第2攻击队战机。但实际上,飞龙第2攻击队的开始起飞时间,是在3艘航母都中弹后的30分钟。由此可见,至少飞龙也绝对不是还有5分钟就能起飞其攻击队。至少可以下一个结论——3艘航母中弹的时刻,苍龙、飞龙的第2攻击队的起飞至少还需要30分钟,而赤城、加贺则需要更多时间。据赤城koto中尉证词,“还有5分钟,大概是还有5分钟,机库内的攻击机队就能完成其炸弹换鱼雷的工作,然后要把一架架飞机,通过升降机提升到甲板上,在起飞位置排列好,完成试运行,然后起飞,这最少需要30分钟的时间。”当时第1航空舰队第2航空参谋(第一参谋是源田少佐),在回答战后委员会提问的时候,说“命运的5分钟都是胡扯”。即使有“命运的30分钟”或者“命运的60分钟”存在,“命运的5分钟”也是绝对不存在的。这大概是日本人独特的思维方式,“命运的5分钟”意味着日本人的“本来我们能赢”,“只是一点点的厄运”的主观愿望的投影。日本的部分生还将校再三再四的提起论证“命运的5分钟”,但委员会曾经调查过他们在中途岛战役的战斗岗位,以及对是否目击等问题的回答,实际上,他们的岗位以及是否目击的回答,决定了他们都不能支持“命运的5分钟”一说。