5月25日，在“大和”號上進行了一次中途島和阿留申作戰的圖上演習。根據演習的裁判計算，美軍投中了九枚炸彈，擊沉日軍兩艘航母。這一客觀結論，卻被先改為命中三彈，擊沉擊傷航母各一艘，最後竟索性改為一艘也沒有損失。

5月27日，這一天是日本的海軍節，清晨6時整，由南雲中將率領的航空母艦艦隊，徐徐開出了日本瀨戶內海海軍基地，它們是這次中途島之戰的主力。然後，其他各艦隊分別逐次地從各自的錨地起航。面對蒼茫大海，山本五十六及各將領對擊敗美太平洋艦隊，拿下中途島充滿信心。

日本過於狂妄自大了，就沒想到過此次作戰失敗。

5月29日，日軍各艦隊按照既定計劃向各自目標挺進，除北方部隊遇到大霧外，其他艦隊都比較順利。但是從5月30日以後，天氣轉壞，太平洋上整日狂風大作，海浪滔天。30日，還發生一件意外之事。“大和”號監聽到了一艘美軍潛艇在運輸船隊附近海域發出的長篇緊急電報。這表明美軍已經發現了運輸船隊。但這卻沒有引起日軍的重視，他們還狂妄地認為如果美軍猜到其作戰意圖，出動艦隊阻止日軍進攻的話，正好可以達到誘敵出動之目的，為全殲美軍艦隊創造有利條件。他們太自以為是了，太狂妄自大了。

5月31日，中太平洋天氣還是不好。“大和”號又監聽到美軍夏威夷和阿留申地區電信通訊異常頻繁，飛機、潛艇的電訊往來尤其活躍，還有一支特混艦隊出航的明顯跡象。山本與其參謀認為，夏威夷附近的動態可能是預示著美軍有一支特混部隊即將出擊，因此他們便迫切期待飛艇的偵察報告，因為飛艇原定於今天在夏威夷進行偵察。

其實，日軍早已經落入了陷阱。它的對手尼米茲早已撒下了天羅地網，正在迎候他們的到來。

這一天，山本顯得有點急躁，因為他急於想知道對夏威夷進行偵察的結果。為了避免盲目投入作戰，戰前，山本精心制定了代號為第二次“K號作戰”的空中遠端偵察行動。

按照該計劃，兩架水上飛機於5月30日零時從沃特傑起飛，日落前的14時30分（東京時間）到達中途島附近的弗倫奇－弗裡格特無人島礁。由悄悄等候在那裡的潛艇加油後再次起飛，於20時45分（當地時間5月31日1時15分）到達夏威夷上空，完成對太平洋艦隊的偵察任務，然後返回沃特傑。

但是，5月30日，當“伊－123”號加油潛艇抵達弗倫奇－弗裡格特島礁時，沒料到在那裡竟然停著兩艘美軍船隻。“伊－123”號潛艇緊急發報，向沃特傑報告了這個情況，並說，看來不大可能按照計劃在這裡給水上飛機加油了。負責指揮第二次“K號作戰”的第11航空戰隊司令官接到緊急報告後，隨即命令，偵查任務推遲。並指示“伊－123”號潛艇繼續在島礁監視，看看敵艦是否會離開。第二天，“伊－123”號潛艇報告說，發現在弗倫奇－弗裡格特島礁附近有兩架敵水上飛機。可見，美軍已經把弗倫奇－弗裡格特島礁作為水上基地使用了。就這樣，“K號作戰”計劃宣告失敗。

由於“K號計劃”偵察行動受挫，山本無法弄清目前美軍在珍珠港究竟有多大兵力，但是他仍寄希望於先遣編隊潛艇所建立起的警戒線將能夠提供早期預警以及美軍兵力情況。可是在日軍潛艇建立起警戒線之前，美軍的兩支航母編隊就已通過了，山本的這一算盤又落空了。這樣一來，中途島之戰是在日軍絲毫沒有掌握美軍動態的情況打響的。