普鲁恩斯，那样就很可能被日军发现。会合固然要求精确地计算时间，而进攻时机的选择更需要精细、恰当，不能有丝毫差错。尼米兹对两位将军明确地说道：“你们必须掌握既要勇敢但又不莽撞的原则，即在给予优势敌军重创之前避免暴露我军力量。一旦暴露，就要给敌人以较大的杀伤。”
5月28日，斯普鲁恩斯少将指挥第16特混舰队（拥有“大黄蜂”号和“企业”号两艘航空母舰、5艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰、11艘驱逐舰）离开珍珠港，2天后，弗莱彻的第17特混舰队（包括“约克城”号航空母舰，2艘重巡洋舰和6艘驱逐舰）也从珍珠港出发，按尼米兹精心策划好的日程和航线，向预定待机地点进发。
然而对这一切还都蒙在鼓里的日本海军，仍按计划踏上了征服中途岛的航程。
5月27日是东乡平八郎将军指挥日本海军在对马海峡大胜俄国舰队37周年纪念日。人们身着盛装纷纷涌到街头庆祝日本海军引以为自豪的日子——海军节，日本报纸照例又吹响了它所有喇叭，向日本海军献媚：“今年的海军节不只是个纪念性的日子、回忆性的日子，还是个大功告成的日子。日本海军不仅在37年前战果赫赫，而且，此后它又一次次地立下了令人难以置信的更大的军功……这是达到顶峰的时刻，是大功告成的时刻。”
《日本时报与广告报》还特意对日本海海战中的山本五十六进行了吹捧：
“就是在这次具有历史意义的战役中，海军士官生山本失去了2个手指。要是他失去3个手指，按规定他就不能留在海军里了。可以说，一个手指之差使这位士官生得以在37年后担负起了已故海军大将东乡相同的职责。因此人们可以称这是上天为促进日本国的事业而赐予的恩典……”
在一片鼓噪声中日本联合舰队的机动部队从濑户内海的柱岛基地起锚。山本之所以选择这一天，就是希望中途岛作战能成为第二个日本海海战。
由轻巡洋舰“长良”号所率领的第10战队的12艘驱逐舰，以一字纵队在前开道；紧跟在后面的是第8战队的“利根”号和“筑摩”号重巡洋舰；似乎要造成戏剧性的高潮，第3战队的战列舰“榛名”号和“雾岛”号相继驶过，激起阵阵波浪；最后的高潮是第l航空战队和第2航空战队的4艘大型航空母舰——“赤城”号、“加贺”号、“飞龙”号和“苍龙”号。
在日本漫长的历史上，给太阳旗增辉最多的海军部队莫过于第一航空部队了。在不到6个月的时间里，他们从珍珠港打到印度洋，南云的名字几乎同山本一样让英美人铭心刻骨。太平洋战争爆发以来，他的舰队已经击沉敌战列舰5艘、航空母舰1艘、巡洋舰2艘、驱逐舰7艘，重创敌舰多艘，使许多小吨位的舰船葬身海底，而他自己却只舰未失。当中午时分舰队驶过丰后水道之后，当初对中途岛作战有疑虑的人也对这一仗一下子充满了莫名其妙的信心。
担任进攻阿留申群岛的角田党治海军少将的第2机动部队已于5月26日自本州北部的大凑先行出发，5月28日，细萱海军中将的阿留申登陆部队也自大凑起航。当天晚上，远在南方马里亚纳群岛由田中海军少将指挥的运输中途岛登陆部队的船队，也在巡洋舰、驱逐舰护航下，从塞班岛出发。
第2舰队司令长官近藤信竹中将所率领的由16艘战舰组成的另一支大型舰队，比南云舰队晚两天，于5月29日离开广岛湾，驶往中途岛。山本五十六大将直接指挥的由37艘大型战舰组成的舰队，在近藤部队出发后也接着起航。这样，日本联合舰队的全部力量就都出海了，全部舰只总计达350艘之多，总吨位达150万，飞机1000多架，它们的锅炉房消耗的燃料比帝国海军平时一年烧掉的燃料还要多。
山本出海后的第二天，天气突然变坏，汹涌的波涛疯狂地扑打着疾驰的舰队，使大海中的战舰就像漂浮在浪涛中的叶片一样。看着翻卷起伏的波浪，山本的心潮也无法平静。不知道为什么，他对这次自己亲自策划的战役隐隐约约地有某种不安的感觉。出发前他在给情妇千代子的信中写道：“29日就将起锚出征，在海上约需3周左右的时间，我将亲自指挥全军奋战。说心里话，对这次出征作战，我并不寄予多大期望。今天是纪念日，道路崎岖坎坷，已到顶点。”
山本五十六的预感很快将变成现实。山本那过于庞大的计划从一开始就遇到了麻烦。5月31日奉命前去珍珠港侦察美太平洋主力舰队动向的二式水上飞机，因为在预定加油地点发现美军，不得已取消了这次侦察任务；接着山本派出的潜艇警戒部队，也因潜艇的行动延迟了两天，而错过了时机。当潜艇于6月4日到达预定阵位时，美国的第16、17两支特混舰队早已由此通过多时了。山本费尽心机在中途岛与夏威夷中间设置的三道潜艇警戒线成了马后炮，形同虚设。
6月1日和2日，令山本不安的消息接踵而来：
无线电侦察发现，从夏威夷发出的电讯有明显的增加，在所截收到的180份电报中有72份是急电，说明局势异常紧张