10架美机被击落 9 架，日舰安然无恙，但却给了南云一个错觉：来自中途岛的岸基飞机是对舰队最大的威胁。7 点 15 分，战斗刚刚结束，南云就下令把原来准备用于攻击敌舰的鱼雷换为高爆航弹，以便再次空袭中途岛。这个命令仅限于“赤城”号和“加贺”号的舰攻部队，因为“飞龙”和“苍龙”的机库里现在只有舰爆部队，它们一般都是在甲板上才装。所以没有换弹的必要。
如前所述，装弹烦琐而缓慢，而换弹的工作量会成倍增加，先拆下鱼雷---装上弹药车---运到军械库升降机---把鱼雷固定在储物架上（因为军械库升降机忙于运出航弹，无力接收鱼雷入库，然后再组装航弹（库存航弹是散件状态）---装上弹药车---运到飞机处---挂上航弹。弹药车只有 6 辆，一架舰攻换弹需要半个小时，18 架舰攻至少需要 1.5 小时才能完成换弹，然后还需要大约 45 分钟时间来提升、定位、预热，也就是说，第二波至少得 9 点 30 分才能完成出击准备。
但是不久，局势发生了根本的变化。7 时 40 分，先前预警美机来袭的“利根”4 号机发回了更加惊人的消息：“发现大约 10 艘军舰，好像是敌舰…”（应为第 16 特混舰队一部，因为第 17 特混舰队只有 8 艘军舰），这犹如睛天霹雳，谁也没料到敌人竟然会这么近，只有不到 200 海里，就在攻击范围之内！但 4 号机未报告有否航母；而且其报告的方位明明是“筑摩”1 号机的侦察范围，早已返航的 1 号机却什么也没有发现，这让报告真实性大打折扣。南云认为情况未明，一个月前的珊瑚海海战中，错误的侦察报告导致第五航空战队倾巢出动，却仅仅是为了攻击一艘油轮。所以经过极短的思索，南云于 7 点 45 分下令停止换弹,这时有2/3的舰攻还挂着鱼雷，可以立即出击；并严令“利根”4 号机查明?舰队舰种并保持接触。
表面上南云是希望得到更确切的情报后再出击，但他其实是希望等所有舰攻都换成鱼雷后再出击---否则他就应该立即将那些还挂着鱼雷的舰攻提升到飞行甲板上，因为定位、暖机、起飞的过程至少需要 45 分钟，也就是说最快要到 8 点 30 分才能发起攻击。但受到惯例的束缚，南云正在浪费宝贵的战机和时间，而他自己却陷于迷雾之中而不自知。
当然，即使南云做出了攻击决定也很难实现。7 点 53 分，前卫舰“雾岛”号发现有敌机来袭，而日军一向不会在空袭时进行攻击准备，因为航母为规避攻击会高速刷烈运动，导致事故发生；暴露在甲板上的飞机也很容易遭到敌机扫射而受损（其实后来由于防空需要，一直在空袭时进行零战的定位和起飞）。不过，很快目本人就会知道，战斗时将装好弹加满油的飞机存放在机库中会更加危险。
乱拳出击
如果说日军的问题在于过度僵化，那么美军的问题就在于过度灵活。美国海军缺乏航母协同作战经验，各航母的飞行队各自独立、互不统辖，没有统一的攻击计划，航母舰长可以按照自己的喜好来自由支配舰载机，最终展现的就是一幅混乱不堪的场面。
“企业”号选择第一波起飞航程更长的 SBD，第二波起飞航程较短的“野猫”和 TBD“毁灭者”鱼雷机，最大限度地保证所有飞机能编队飞行最长的时间。但过程中“企业”号截获了“利根”4 号机的侦察报告，知道自己已经被日军发现，第 16 特混舰队司令雷蒙德·A·斯普鲁恩斯海军少将命令在空中盘旋的 SBD 不要等待第二波，立即出发，反正第二波的速度更快，应该能追上去。这种果决与南云的犹豫形成鲜明对比，但其后果就是“企业”号的两波飞机只能各自为战，因为第二波飞机选择了不一样的航线。“大黄蜂”号则让航程短的战斗机第一波起飞，结果不得不在空中盘旋了 45 分钟来等待 TBD 和 SBD。然后指挥官瑞中校带错了路，他选择向西而不是 PBY 报告的西南飞行。
相比之下，美军舰载航空兵的表现实在是不堪入目，日军起飞 108 架飞机仅用了7分钟，美军起飞 117 架飞机却花了整整一个小时，而且两艘航母的飞行部队之间毫无配合，他们朝着三个不同方向前进，即使同时起飞的机群也由于各种原因出现了分散和完全无谓的非战损失。
指挥VT-8（鱼雷机队）的沃尔德隆少校就因为顶头上司瑞中校带错了路而又拒不改正，一气之下带着鱼雷机脱离大队，向着正确的方向飞去。当沃尔德隆报告受到敌机袭击时，VB-8（轰炸机队）指挥官约翰逊少校也意识到了这一点，立即率领 17 架 SBD脱离端中校。转向东南方，然而由南云部队改变了位置，该部在燃油耗尽后只好飞往中途岛降落，途中损失了6架。一意孤行的端中校率领的VS-8 （侦察轰炸机队）则一直向西飞到燃油告急，才被迫返回母舰。
从“企业”号第二波起飞的 VF-6（战斗机队）和 VT-6（鱼雷机队）也因为飞行高度不同在途中失散。如果美军舰载机主力能够同时到达日军航母所在位置并发起一致攻击，那么南云部队就会被一举击溃，可各级指挥官的经验不足和失误，差点导致他们输掉这次战役。