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珊瑚海大战后，珍珠港战术情报小组昼夜不停地工作，监听日军的密码电报。据获悉的情报，日军下次作战意图虽然不太清楚，但有一点可以肯定，进攻中部太平洋岛屿的可能性非常大。中部太平洋岛屿成千上万，尼米兹认为日军很可能进攻阿留申群岛、夏威夷的珍珠港或者中途岛，不管其最终目标是哪里都不可能绕过美国在中太平洋周边的前哨阵地中途岛。鉴于此，尼米兹特意交代情报小组尽一切可能弄清日军的情况。罗彻斯特率领全体人员，加班加点工作。他们在日本海军军令部发给联合舰队的一系列密电中，经常听到两个最常出现、最引人注意的字母“AF”。
罗彻斯特吩咐下属：“不要间断，继续监听！”
接下去的几天，“AF”这个代号出现的次数逐渐增多，有时似乎是作为一个目标，有时又表示一个舰队集结的地点。“AF”简直成了回荡在太平洋上空的幽灵。罗彻斯特和他的情报小组绞尽脑汁，仍然没有解开疑团。
“啊，我想起来了！”一个情报员忽然回忆起几个月前日本水上飞机袭击珍珠港时，也曾使用过“AF”。珍珠港情报小组成员分头细心地从堆积如山的电文中仔细搜寻，当时一架日本水上飞机在中途岛附近的一个小岛从潜艇上得到了燃料补充，在电文中提到加油的地点在“AF”附近。
“‘AF’绝对是中途岛！”罗彻斯特一锤定音，并将这一重要情报立即向华盛顿做了汇报。白宫和海军部的战略家们非常重视这一情报。罗斯福猜测日军下一步的总攻目标可能是阿拉斯加或者美国西海岸；海军部长金猜测是夏威夷；陆军方面则担心日军要空袭旧金山。
为了进一步证实“AF”是否指的是中途岛，罗彻斯特到舰队司令部与情报参谋莱顿上校商议，可否指示中途岛基地拍发一份明码电报，内中用浅显的英文报告中途岛淡水蒸馏设备发生故障，饮水告急，以此来试探东京方面的反应。
尼米兹很快批准了罗彻斯特的请求。中途岛方面的美军接到命令后，照此发报。次日，罗彻斯特的情报小组昼夜监听东京当局的电讯，果然收听到接连不断的密码电报，其中多次地出现“AF”：“AF”缺乏淡水，“AF”缺乏淡水……补给舰队务必向“AF”登陆部队提供淡水。
尼米兹当即将这一情况向白宫做了汇报。罗斯福当天通知以马歇尔为首的参谋长联席会议积极备战。对于珍珠港情报小组的分析，美国国内许多人不相信。他们认为，日军集结这样庞大的兵力针对的目标绝对不会是一个小小的中途岛，其真正目标不是夏威夷就是西海岸。
《檀香山广告报》发表文章称：“内行的观察家们今天在这里预测，日本人将对阿拉斯加和夏威夷发动冬季攻势。阿拉斯加是太平洋的基石，是日本人进攻的首要目标。由于冬季的不利因素，进攻曾一度被搁置。可是现在，某些方面正在准备应付这一进攻。夏威夷总督迪洛斯·埃蒙斯中将已经向公众发出警告：夏威夷将遭到攻击……”
陆军部长史汀生忧郁地在日记中写道：“近几天不断传来令人惊恐的消息，说日本人已在集中兵力准备向我们发动进攻，以报东京被炸之仇。消息有根有据，我们正在不安地揣摩他们的进攻地点。究竟是阿拉斯加，还是西海岸，或者是巴拿马。乔治·马歇尔十分紧张，今天下午对我说打算到西海岸去看看。”
正如史汀生在日记中所说，陆军参谋长马歇尔疑虑重重，他的担心也是尼米兹所担心的：“日本人这样漫不经心地暴露自己的意图，似乎有点不正常。要是我们上了当，把有限的舰队集中在中途岛，而日本人虚晃一枪，乘机进攻其他地方，那我们可就惨了。”
马歇尔说：“谁能断定这不是日本人释放的‘烟雾’？如果日本人突然意识到我们破译了他们的密码，他们必定将计就计，把我们引入歧途。”
尼米兹虽然与马歇尔都有此担心，但他经过仔细斟酌，认为罗彻斯特的情报还是可信的。为对付美国的抵抗，日本可能出动了大量兵力。他们的主要目的可能是想把处于劣势的美国太平洋舰队引出来，加以歼灭。日军用电报把作战计划发给部队，说明山本五十六的作战行动日程非常紧迫，除了电报能及时传达外再没有其他办法了。鉴于此，尼米兹决心以罗彻斯特的情报为依据拟订作战方案。
5月2日，美国太平洋舰队司令尼米兹亲临中途岛视察。他检查了岛上的所有布防，通知岛上驻军做好一切准备。随后，尼米兹又向中途岛调集了大量飞机。仅仅几天时间，就有23架“卡特林娜”水上巡逻机、27架“野猫”和“水牛”式战斗机、16架“无畏”式俯冲轰炸机、17架“复仇者”鱼雷轰炸机、4架B-26“掠夺者”中型轰炸机和17架B-17“空中堡垒”式重型轰炸机进驻岛上，还有大批枪支弹药。驻守中途岛的兵力增加了3倍多，凡是能驻扎部队的地方都塞满了人。为鼓励驻岛官兵的士气，尼米兹分别提升中途岛基地指挥官西里尔·赛马德为海军上校、地面部队司令哈罗德·香农为陆军上校。到6月初，中途岛俨然变成了一座军事要塞。
尼米兹用了整整一个月时间专门加强岛上的防御力量，一批批海军陆战队进驻中途岛。弹药和物资分散储藏在各处防空洞内。岛上到处都是大炮，到处都有带刺的铁丝网，海滩和周围水域密布着地雷和水雷。岛上军官食堂已有175名军官用餐，只好日夜供应。小小的中途岛承载了3000多名官兵和115架各类飞机。中途岛一时之间成为人员充足、装备良好、高度警惕的前哨岛屿。鱼雷快艇一刻不停地进行巡逻。潜艇在岛西北到北方100至200海里处警戒着进岛的各条通道。
岛上的指挥官向尼米兹保证不会丢掉中途岛，但是尼米兹知道无论中途岛本身的堡垒如何坚固都无法抵御日本联合舰队数百架舰载飞机和数百门舰载火炮的打击，守住中途岛的唯一希望在海上，只有特混舰队重创了日本舰队才能保证中途岛不失。不过岛上的岸基航空兵在抵挡日军方面将会发挥一定作用。这样一来，中途岛就成了尼米兹手中的一艘巨型航空母舰。