日军的第三波攻击终于来了，目标果然集中在那三艘残存的美国航母身上，虽然美军官兵竭力抵抗，但是没了飞机保护的三艘航母还是很快就被日军的炸弹与鱼雷送入了海底，而日军飞机被击落的频率还不到先前美军舰队有战斗机保护时的三成
既然损失不大，日军飞机自然不会见好就收，而是理所当然地继续扩大战果，先后炸沉美国大小舰船数十艘，尤其令美国人痛心的是，搭载了差不多两个师陆战部队的众多运兵船几乎全被日军机群炸沉，而急于北逃的美军舰队也不可能停下来耐心搜救，致使超过2万名美国海军陆战队精锐葬身鱼腹
得知成功炸沉美军全部12艘航母的山口多闻欣喜若狂，他一边勉励舰载机部队和中途岛上的陆基航空部队战胜疲劳、连续作战、彻底消灭美军的太平洋舰队，一边兴奋地给国内翘首等待消息的崇仁天皇和山本五十六报喜。但令山口多闻始料不及的是，山本五十六在电报里竟然要求他终止原定计划，不再继续轰炸美军的舰艇，理由是炸沉美国的全部航母已经足以消除美国海军在太平洋上的威胁，没必要斩尽杀绝，免得堵上和谈的大门
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山口多闻接到这个命令后气得当场破口大骂，他知道山本五十六心底里对美国十分恐惧，但却没想到他竟然会有如此天真的想法，“他难道没有听说过中国那位伟人的名言‘以斗争求和平。则和平存；以妥协求和平，则和平亡。’吗？只有抓住这一千载难逢的良机，彻底消灭米国太平洋舰队，让米国海军在三年内都恢复不了元气，才有可能逼着他们求和；如果放虎归山，让这些有经验的海军官兵和众多的辅助舰艇回到美国，以美国的庞大工业产能，只是12艘航母的损失，要不了多久便能补足的，他们怎么可能会求和？最多以这个拖延一下时间罢了！”
但是在如今的日军当中。“下克上”的做法已经是极大的忌讳。即使是如今已经战功赫赫的山口多闻也不敢公然抗命，再加上飞行员们连续作战后已经疲惫不堪，而且损失也非常巨大，山口多闻只能不甘地在墙上狠狠地捶了一拳。坐视美军残余的舰船安然北返
虽然山口多闻没能砍下那最后一刀。但这次中途岛海战中美国海军的损失还是大得让罗斯福的脑溢血提前发作。根据美军战后统计，此役美国海军太平洋舰队一共有6艘重型航母、6艘轻型航母、3艘轻巡、25艘驱逐舰和38艘非作战舰船（一大半是运兵船和补给舰）被日军击沉，803架飞机被击落或炸毁、600多名优秀的舰载机飞行员遇难。包括舰队护送的登陆部队在内、美军死亡和失踪的人数超过了5万之众，这实在是美国海军历史上空前、甚至很可能也将是绝后的大惨败
消息传开后美国上下一片哀鸿，而美国人对日本人的愤恨也进一步激化，各个集中营里关押的日裔普遍受到了更加严苛的对待，甚至还有集中营发生了小规模的屠杀。身为总统的罗斯福虽然知道这样不对，但眼见民情汹汹，也不好强硬地弹压，最终导致了后来更大的悲剧发生。