１９４４年８月１２日、ミッドウェーに連合艦隊主力が再び集結した。編成は以下の通りである。
・水上戦隊
指令官：山本五十六大将
戦艦　「大和」（旗艦）「武蔵」「長門」「伊勢」「日向」「山城」「扶桑」
空母　改装空母「春日丸」「瑞鳳」軽空母「鳳翔」
重巡「愛宕」「麻耶」「最上」「鈴谷」「利根」「筑摩」
軽巡洋艦「川内」「由良」
駆逐艦９隻
・機動部隊本隊
指令官：小澤治三郎中将
戦艦　高速戦艦「比叡」「霧島」「榛名」「金剛」
空母　正規空母「赤城」（旗艦）「加賀」「飛龍」「蒼龍」「翔鶴」「瑞鶴」
重巡「三隈」「熊野」
軽巡「長良」「大淀」
駆逐艦７隻
・航空支援艦隊
指令官：角田覚治中将
空母　新型装甲空母「大鳳」（旗艦）特設空母「隼鷹」「飛鷹」
軽空母「龍驤」
重巡「那智」
軽巡「阿武隈」
駆逐艦４隻
・攻略部隊本隊
指令官:三河軍一中将
重巡「青葉」（旗艦）「古鷹」「衣笠」「加古」
軽巡「天龍」「夕張」
駆逐艦１隻
・攻略支援艦隊
指令官：田中頼三少将
駆逐艦８隻
・水雷戦隊
指令官：南雲忠一中将
軽巡「神通」（旗艦）「大井」
駆逐艦４隻
・航空部隊（トラック基地）
長距離爆撃機「藍山」８０機

その他小艦艇を含め４５０隻、航空機２０００機、人員２０万人を動員するという大作戦であった。
総指揮は「大和」座乗の山本五十六大将が執ることになっている。