中途島戰(zhàn)役美軍只損失一艘航空母艦、1艘驅(qū)逐艦和147架飛機，陣亡307人;而日本卻損失了4艘大型航空母艦、1艘巡洋艦、332架飛機，還有幾百名經(jīng)驗豐富的飛行員和3700名艦員。日本海軍從此走向了失敗。為了掩飾自己的慘敗，避免挫傷部隊的士氣，6月10日日本電臺播放了響亮的海軍曲，并宣稱日本已“成為太平洋上的最強國?！碑?dāng)慘敗的艦隊疲憊不堪地回到駐地時，東京竟舉行燈籠游行以慶祝勝利。美國海軍首腦事后評價道：“中途島戰(zhàn)斗是日本海軍350年以來的第一次決定性的敗仗。它結(jié)束了日本的長期攻勢，恢復(fù)了太平洋海軍力量的均勢”。同時，此戰(zhàn)還給日軍高層造成了難以愈合的創(chuàng)傷，這一痛苦的回憶直到二戰(zhàn)結(jié)束一直揮之不去，使他們再也無法對戰(zhàn)局做出清晰的判斷。

美國著名海軍歷史學(xué)家塞繆爾·E·莫里森把美國海軍在中途島海戰(zhàn)中的勝利稱之為“情報的勝利”。美國海軍提前發(fā)覺日本海軍的計劃，是日本海軍失利的主要的原因之一。莫里森還認為單是從中途島海戰(zhàn)日軍高炮沒有阻止一架轟炸機投彈，以及馬里亞納海戰(zhàn)中高炮僅造成了數(shù)架美機的損失來看，不宜對戰(zhàn)列艦編入航母編隊在防空中發(fā)揮的作用過高期待，公平地說，美國人的艦載高炮在換裝威力巨大的博福斯40毫米及配備近炸引信前作用也不理想。而且日本和美國戰(zhàn)前都在進行戰(zhàn)列艦建造競賽。

日本海軍計劃最明顯的失誤是分散部署兵力，聯(lián)合艦隊各部隊在相隔很遠的距離上單獨作戰(zhàn)，而美國海軍最大限度的集中部署兵力。聯(lián)合艦隊的優(yōu)勢被削弱了。日軍計劃另一個失誤是，進攻中途島本來是誘使敵艦隊決戰(zhàn)，可卻給航空母艦套上支持占領(lǐng)中途島的任務(wù)，并一廂情愿地認為在中途島受到攻擊以前，敵艦隊不會離開其基地。日軍偵察搜索計劃同樣不利。最后導(dǎo)致南云遇到進退維谷的難題和來回換裝魚雷、炸彈的尷尬局面。

中途島海戰(zhàn)改變了太平洋地區(qū)日美航空母艦實力對比。日軍僅剩大型航空母艦2艘、輕型航空母艦4艘。從此，日本在太平洋戰(zhàn)場開始喪失戰(zhàn)略主動權(quán)，戰(zhàn)局出現(xiàn)有利于盟軍的轉(zhuǎn)折。此次海戰(zhàn)的特點是雙方海上戰(zhàn)斗編隊在艦炮射程之外，以艦載航空兵實施突擊。日軍失敗的原因是過高估計己方航空母艦的戰(zhàn)斗力，同時在兩個戰(zhàn)役方向作戰(zhàn)，兵力分散;情況判斷錯誤，認為美國航空母艦來不及向戰(zhàn)區(qū)集結(jié);通信技術(shù)落后，缺乏周密的海上偵察，直至關(guān)鍵時刻也未查明美航空母艦的位置;戰(zhàn)場指揮不當(dāng)，決心多變。美軍獲勝的原因是掌握日軍進攻企圖，及時集結(jié)兵力待機;在魚雷機大部損失的情況下，轟炸機連續(xù)俯沖轟炸，導(dǎo)致日軍魚雷機連機帶雷爆炸，航空母艦被徹底摧毀。