在此之前，报给南云的敌情报告中说：“据推断，敌航空母舰并没到中途岛一带海面上来。”然而，这毕竟是“推断”。在此前一天早晨，为了查明确实情况，南云特意分别从“榛名”等5艘舰上派出了7架侦察机——战列舰“榛名”1架、巡洋舰“筑摩”和“利根”上各两架、母舰“赤城”和“加贺”上各1架—展开成扇形队列对中途的进行侦察。
真是阴差阳错。按预定时间、方向和航线飞出的6架侦察机，并没发现在中途岛一带海域的美国舰队。而从“利根”舰上起飞走错了航线的水上侦察机，因弹射器发生了故障比那6架晚出发约半小时，反倒意外地发现了。
现防卫厅防卫研究所的秦郁彦，1969年1月，在《海军干部学校评论》杂志上，曾发表过一篇长篇文章，描写这7架飞机侦察的详细经过。题目是《关于中途岛作战的侦察机》。据该文所载，这架水上侦察机机长叫甘利洋司，是一等飞行兵曹。临起飞时，他计算错了航向，因而偏离了预定的侦察路线。飞行中的失误，反倒使他意外地发现了美国前来中途岛的舰队。
秦郁彦在文章中写道：
大家都说，“战斗就是连续的失误”。完全按照预定要求起飞的飞机，并没有发现敌人的舰队，他们的侦察可以说是失败的。而因故障晚起飞半个小时，且错飞了方向和路线的“利根”号舰上的4号飞机（水上侦察机）反倒侥幸地发现了敌舰队。几乎是与此同时，它把敌舰队的情况用电报迅速汇报给了南云：“发现一支敌舰队，由10艘战舰组成。方位10度，距中途岛240海里，航向150度，速度20节。”
这时，“赤城”、“加贺”、“苍龙”、“飞龙”4艘航母的甲板上，飞机卸下鱼雷和对舰炸弹，改装普通炸弹，准备对中途岛实施第二次攻击。
甘利的侦察报告，使第1航空舰队司令部吓了一跳，他们感到异常吃惊：“怎么会呢？”他们半信半疑，遂令甘利继续侦察以取得准确信息。
52分钟后，甘利又发来电报说：“敌舰队后面，似还跟有一艘航空母舰。”
这份报告具有决定性意义。人们从自信和疑惑中清醒过来，原以为不可能出现的敌航空母舰果然出现了，灾难就要发生了。
在这千钧一发之际，舰队又决定卸下陆用普通炸弹，重新换装鱼雷和对舰炸弹。一架架刚换上普通炸弹排列整齐在甲板上整装待飞的轰炸机，不得不再次回到甲板下的机库中改装鱼雷。时间非常紧迫，作业量也是巨大的。各母舰上立刻陷入一片混乱载运飞机快速上下的升降机在慌乱中发着刺耳的“？、？、？”的警铃声；拼命地卸装着炸弹的装弹手和机械人员们，忙得晕头转向，汗流浃背，但谁也没有怨言。他们已来不及把卸下的普通炸弹按要求送回安全的弹库，便顺手都堆在了机库的角落上。忙中出错，就是这些炸弹后来被敌弹引爆，导致了巨舰的自我毁灭。
在此同时，各母舰既要准备接收从中途岛返航的第一攻击波的飞机，又要时刻准备迎战可能来袭的美国陆基飞机。
渊田美津雄被母舰上混乱的嘈杂声惊醒了。他不顾手术后身体的虚弱，跑到甲板上来，正好碰见“赤城”舰上的飞行队长增田正吾，他关切地问道：
“现在几点？”
增田看了看手表，焦虑地叹了口气说：
“7时15分，天哪！今天的时间过得太慢了。”
5分钟之后，即7时20分，下达了“第二攻击波准备起飞”的命令。
母舰对向逆风，调整位置，准备让飞机起飞。甲板上已换好鱼雷的攻击机的螺旋桨一齐开始转动。再过5分钟，这些飞机将全部起飞，去攻击美国前来的机动舰队。就在这时，敌机突然出现在上空，有3架俯冲轰炸机向“赤城”舰猛冲下来。瞬间，“赤城”舰正好被3枚炸弹命中。随着震耳欲聋的声响，舰上的飞机换弹时，没有来得及送回弹库堆在机库角上的炸弹，也被全部引爆。在“赤城”舰视野内的“加贺”、“苍龙”舰上，也浓烟滚滚，他们的命运并不比“赤城”舰好。
山本的座舰“大和”号率领着主力舰队，这时正通过中途岛西北约800海里的海域向东驶去，距南云舰队约有500海里。“大和”舰上的司令部里，此时并不知道南云舰队反复换装炸弹，拖延了时机，使舰上出现一片混乱局面，狼狈不堪。