Midway en elle-même n'avait pas un rôle stratégique notable dans le plan japonais : ils se concentraient sur les îles méridionales Samoa, Fidji et l'Australie qui représentaient l'extension naturelle de leurs conquêtes dans le Sud-Ouest du Pacifique. De plus, étant la base américaine la plus proche du territoire japonais, sa possession ne pouvait qu'être défendue âprement.
Comme à l'accoutumée, le plan de l'amiral Isoroku Yamamoto était ingénieux et déterminé. Fidèle à la doctrine stratégique de la marine impériale japonaise, il voulait obliger la flotte américaine à combattre afin de la détruire. Les Américains seraient obligés d'intervenir en cas de débarquement à Midway. Ce plan avait probablement été compliqué par la nécessité de réagir rapidement au raid de Doolittle sur Tokyo en avril. Ce bombardement n'avait guère produit de dégâts, mais il avait démontré de manière frappante que le sol japonais n'était pas à l'abri de la guerre. Il s'était révélé d'une importance psychologique considérable.
Les forces destinées à l'opération étaient constituées de 11 navires de ligne, 8 porte-avions, 21 croiseurs et près de 200 bâtiments divers. La 1re escadre de 4 porte-avions dirigée par l'amiral Nagumo constituait la première force de frappe. Elle était suivie à distance par l'escadre de Yamamoto qui s'attaquerait à tout support apporté à l'atoll de Midway.
Le plan japonais en lui-même est très complexe : 36 heures avant l’attaque sur Midway, une puissante flotte de 2 porte-avions et 4 cuirassés devait mener une attaque sur les Aléoutiennes, envahir les îles de Kiska et d’Attu et mener un raid sur Dutch Harbor, dans le but de faire diversion. Ensuite, le raid sur Midway devait se dérouler en plusieurs étapes : premièrement, une flotte de 4 porte-avions aux ordres de Nagumo devait réduire toute résistance sur l’atoll en lui-même. Peu après, une autre flotte aux ordres du contre-amiral Kondo et puissante de 2 cuirassés et 10 croiseurs (lourds pour la plupart) devait soutenir un débarquement de 5 000 hommes pour la possession de l’atoll. Entre-temps, l’US Navy qui « devait » nécessairement sortir pour défendre Midway serait attaquée par la puissante flotte combinée de Yamamoto, restée jusque là plusieurs centaines de km en arrière et forte de 3 cuirassés, dont le flambant neuf Yamato. De plus, si les combats avaient lieu au sud de Midway, les Japonais comptaient sur le soutien de leur 11e flotte aérienne comprenant 180 avions. Un plan au final fort complexe, souffrant de plusieurs défauts :
En face, les Américains étaient forcés de faire avec ce qu’ils avaient : l’atoll fut renforcé et accueillait pas moins de 127 avions. La flotte en elle-même était divisée en 2 task forces, la 16 autour des porte-avions Enterprise et Hornet, l’autre, la 17, autour du Yorktown. De plus, leurs équipages manquent cruellement d’expérience (le Hornet verra là son baptême du feu) et les appareils, bien que robustes, manquent eux de maniabilité face aux terribles Zéros. Les pertes, en avions torpilleurs TBD Devastator notamment, seront lourdes.