设在倚玉县平林寺附近的大和田海军通信队，是日本海军的侦听中心。他们截听到美国的这份电报后，信以为真，认定“AF”上缺乏淡水，并把这一情况用密码电报通报给了准备参加中途岛作战的各舰队。为此，日本海军为进击中途岛的机动舰队特意增派了淡水供应船。
大和田海军通信队的这一反应，正中了罗奇福特破译小组的下怀。他们的悬念得到了证实：“AF”就是中途岛。接下来美国人以此为突破口，乘隙追踪，顺利地破译了反映日本舰队计划全貌的日方通信。到5月中旬，美国情报机构不仅弄清了日本正在计划夺取中途岛，而且还清楚地查明了日本的参战兵力、数量，甚至连部队单位、各舰舰长、舰只的航线都了如指掌。
尼米兹将军在了解了山本五十六的企图之后，决心针锋相对，在中途岛与日军决一雌雄。
中途岛位于夏威夷群岛西北，距珍珠港约1100海里，是由2个环礁组成的珊瑚岛。尽管它的面积总共不过75公里，但其战略地位却十分重要，是美国在中太平洋上的重要基地，是夏威夷的门户和前哨。尼米兹首先采用了一切可以采取的措施加强中途岛的防御。在水际滩头及周围水域布设了水雷，岛上增加了海军陆战队的守备兵力。在空防方面，16架海军俯冲轰炸机，7架一野猫”式战斗机，30架海军水上巡逻机，18架B—17式陆军轰炸机和4架B—26式陆军轰炸机陆续在中途岛机场着陆，使该岛飞机猛增到120架。迅速武装起来的中途岛，犹如一艘巨大的永不沉没的航空母舰。
但是，中途岛的抵抗无论如何也得依赖海军的支援，只有海军才是最后解决战斗的可靠力量。尼米兹经过冒险而准确的计算，决定集中他所有能集中起来的军舰，在海上伏击山本的联合舰队。
不过，此时美太平洋舰队水面舰只的状况却十分不妙：航空母舰“列克星顿”号在刚刚结束的珊瑚海海战中沉入海藻丛生和珊瑚密布的热带海底；“约克城”号受重创后正在归途中；航空母舰“萨拉托加”号远在美国西海岸进行训练，根本来不及赶回参加作战；只有“大黄蜂”号和“企业”号正奉命急速从南太平洋开往夏威夷。
5月26日，尼米兹急切等待的第16特遣舰队停靠珍珠港。当哈尔西海军中将前来向总司令报到时，尼米兹发现这个通常永远是精神饱满的将领被严重的皮炎弄得筋疲力尽，不由得大吃一惊，这是他没有料到的。身材高大、体魄健壮，但长相出奇丑陋的哈尔西中将，当时是美国最有名的航空母舰指挥官。他是半个水手，半个飞行员，是个全才的海军军人。由于他对马绍尔群岛敌占区的进攻非常成功和运载杜立特空袭东京，他成了太平洋战争初期美国人可以引为骄傲的第一位海军英雄。有鉴于此，尼米兹很希望领导艺术有了长进、指挥航空母舰有方的哈尔西，在或许是整个战争的最关键的一场海战中指挥美国的海军部队。
哈尔西虽然为他自己不能指挥这次作战感到难过，但他却以间接的方式为这次作战作出了贡献，这就是他无私地向尼米兹推荐了他的巡洋舰司令雷蒙德·斯普鲁恩斯海军少将。时年56岁的斯普鲁恩斯被人们称为“机器人”，他同烈性子“公牛”哈尔西不同，以战术判断准确和头脑冷静著称，是一个讲究方法的文静的策略家。尼米兹曾精辟地评论他说：“斯普鲁恩斯是将军的将军”，具有卓越的判断力，“他这样的指挥官总是先对各种情况进行彻底的调查了解，然后进行细致周密的考虑，一旦决定打，就狠狠地打。”他大胆而不鲁莽，对打仗具有某种特殊的谨慎和感觉。
5月27日，珍珠港汽笛长鸣，水手们欢呼雀跃，迎接在珊瑚海海战中负了重伤的“约克城”号的归来。尼米兹穿着长筒靴，和船坞的修船工一起检查了宽大的船壳了下令这艘本来需用3个月才能修好的航空母舰“必须在3天之内修好”。
第二天，尼米兹召集弗莱彻和斯普鲁恩斯一起就战术问题进行了紧张的磋商。他向两位司令官详细说明了他的作战方针：美国在兵力处于劣势的条件下，必须利用自己已掌握了对方情况的有利条件，出其不意，先发制人，使敌航空母舰处于被动挨打的地位。预计日军突击部队将在6月4日（日本时间是6月5日）晨发起攻击，攻击机从南面飞向中途岛，搜索机从北面、东面和南面进攻。在这个时候，连夜沿西南方向航线前进的美国特混舰队，应当在中途岛以北200海里处待命，因为该海域正好处于从西北方向攻击中途岛的日本舰队的侧面。一旦接到美国侦察机有关敌军所在位置、航线、航速的第一个报告，即准备发动攻击。只要掌握好了时机，就能在敌人航空母舰上的一半舰载机起飞袭击中途岛时，去拦击敌航空母舰。如再进一步掌握好时机，就能在进攻中途岛的半数敌机尚未返航时，打击敌航空母舰。显然，这一切的前提是美军航空母舰必须有准确的算度，第16和第17特混舰队要在6月3日于中途岛东北的“运气点”准时会合。如果弗莱彻珊栅来迟，斯普鲁恩斯就会处于困境，或者被迫单独出击。如果他到得太早，就得潜伏在该海区等待斯