6月5日凌晨（一说为6月4日深夜），山本五十六正式下达了那道令整个联合舰队都感到耻辱和绝望的命令：取消进攻中途岛的作战计划，所有参战舰艇，全线向西撤退！曾经在太平洋上耀武扬威、不可一世的日本联合舰队，第一次在与美国海军的正面较量中，尝到了如此惨痛、如此彻底的溃败的苦涩滋味。一个属于日本海军航空兵的“黄金时代”，似乎也在这中途岛的炮火和浓烟之中，戛然而止，仓促地落下了它血色的帷幕。
“约克城”的悲壮结局：
美军在取得决定性的空中胜利之后，也曾试图组织兵力追击正在仓皇撤退的日军舰队，但由于斯普鲁恩斯少将担心在夜间和未知的海域，可能会遭遇日军潜艇或水面舰艇的伏击（毕竟山本的主力战列舰编队还在附近晃悠呢），以及自身也需要休整、补充和保存实力（“企业”号和“大黄蜂”号的舰载机也损失不小，飞行员也已极度疲惫），所以追击的规模和效果都比较有限，未能取得更大的战果。
重巡洋舰的悲剧——自相残杀的“乌龙”： 在日军混乱的撤退途中，其隶属于近藤信竹中将指挥的第二舰队（原计划负责支援中途岛登陆作战）的重巡洋舰“三隈”号和“最上”号，因为在夜间规避美军潜艇“鳟鱼”号发射的鱼雷时，指挥失误，操作不当，竟然在黑暗中自己撞到了一起！两艘万吨级的重巡洋舰撞得是鼻青脸肿，双双受了重创，航速锐减。“三隈”号最终在6月6日，被从中途岛和美军航母上起飞的飞机追上并轮番轰炸，身中数枚炸弹后，燃起大火，最终沉没。“最上”号则在遭受了极其严重的创伤（舰首几乎被完全撞毁，炮塔也多处受损）之后，侥幸挣扎着逃回了日本本土，但已基本失去了战斗力，成了一个“残废”。这两艘倒霉的巡洋舰，没怎么跟美国人打，倒先自己人把自己人给“废”了，也算是中途岛海战中一个不大不小的“黑色幽默”了。
“约克城”号的最终沉没（6月7日）——功勋航母的悲壮结局： 那艘在珊瑚海和中途岛两次大战中都立下赫赫战功、并奇迹般地快速修复参战的“约克城”号航空母舰，虽然在6月4日被日军飞机重创并被迫弃船，但由于其出色的损害管制和坚固的舰体结构，并没有立刻沉没，而是在海面上顽强地漂浮着。美军一度组织了专门的救援队伍，重新登上了“约克城”号，试图将其拖回珍珠港进行彻底的抢修，希望能让这位“功勋老兵”再次重返战场。然而，命运似乎并不打算放过它。在6月6日，日本海军潜艇伊-168号（艇长是经验丰富的田边弥八海军少佐），大胆地突破了美军的警戒驱逐舰组成的护航编队，悄悄地潜近了正在被拖曳的“约克城”号。田边弥八瞄准目标，冷静地发射了数枚鱼雷。其中，两枚鱼雷准确地命中了“约克城”号的舰体，另一枚鱼雷则击中了正在旁边进行护航和协助拖曳作业的驱逐舰“哈曼”号。“哈曼”号这艘小小的驱逐舰，当场就被炸成了两截，迅速沉没（更不幸的是，它沉没时，舰上挂载的深水炸弹发生了殉爆，爆炸的冲击波又给已经奄奄一息的“约克城”号造成了进一步的损伤）。而“约克城”号，在又一次遭受了致命的打击之后，虽然仍在顽强地坚持着，但在坚持了一夜之后，也最终于6月7日清晨（当地时间约凌晨5点），带着全体美国海军的敬意和无尽的遗憾，缓缓地倾覆，沉入了中途岛附近那冰冷而又深邃的太平洋海底。这位在珊瑚海和中途岛两次大战中都扮演了关键角色的“功勋航母”，最终还是没能回到她的母港，成为了中途岛海战中美军付出的最沉重、也最令人惋惜的损失。
双方伤亡：
日本海军：损失4艘大型航空母舰：“赤城”、“加贺”、“苍龙”、“飞龙”号全部沉没。
损失1艘重巡洋舰：“三隈”号沉没，“最上”号重创。
损失飞机：约248架各型舰载机（几乎是其四艘航母搭载的全部精华航空力量）。
人员伤亡：超过3000名经验丰富的飞行员、机组成员和海军官兵阵亡（其中包括像山口多闻、柳本柳作、加来止男这样的高级将领和友永丈市、小林道雄这样的优秀飞行指挥官）。特别是王牌飞行员的损失，对日本海军航空兵是致命打击，短期内根本无法得到有效补充。
美国海军：损失1艘大型航空母舰：“约克城”号沉没。
损失1艘驱逐舰：“哈曼”号沉没。
损失飞机：约150架飞机（包括舰载机和中途岛岸基飞机）。
人员伤亡：约307名阵亡人员。
中途岛海战的核心战斗阶段，在1942年6月4日这短短的一天之内，便以日军航母主力的毁灭性损失而基本宣告了其战役的失败。命运的钟摆在短短几个小时内就发生了惊人的逆转。但这场战役为何会走向如此出人意料的结局？仅仅是“命运五分钟”的偶然吗？日军看似强大的计划背后究竟隐藏着哪些致命的战略和战术缺陷？美军又是如何凭借情报、勇气以及指挥官在关键时刻的正确决断，把握住了这千钧一发的历史机遇，并最终赢得了这场“不可思议的胜利”的呢？
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