聖克魯斯海戰
聖克魯斯海戰
為配合第十七軍10月攻勢，聯合艦隊主力幾乎傾巢出動。21日18時51分，近藤、南雲同時收到「大和」號轉來的第十七軍參謀長宮崎的電文：「總攻延遲一天，為10月23日。」當天23時33分，山本發出了「聯合艦隊第351號作戰命令」，規定了近藤前進部隊、南雲機動部隊、三川第八艦隊黎明時的各自位置。翌日清晨，近藤和南雲艦隊開始南下向瓜島靠近。
同日，近藤對無法恢復正常航速的「飛鷹」號做出了處置。16時45分，3架零戰、1架轟炸機、5架魚雷機在入來院帶領下轉移至「隼鷹」號。16架零戰、17架轟炸機在飛行長三重野武帶領下進駐拉包爾，與第二十六航空戰隊並肩作戰。17時15分，角田率第二航空戰隊司令部登上了新旗艦「隼鷹」號。23時30分，「飛鷹」號在「磯波」號、「電」號護衛下返航特魯克。如此，近藤前進艦隊就只剩下「隼鷹」號1艘航母。
此時戰場日本海軍的構成是：以第三艦隊為基幹的機動部隊主隊，由南雲親自指揮，下轄「雙鶴」及輕型航母「瑞鳳」號——後者是9月1日離開吳港，在「雷」號、「曉」號護航下於9月6日抵達特魯克。3艘航母共有艦載機157架——零戰61架、俯衝轟炸機43架、魚雷機52架、新式彗星偵察機1架。俯衝轟炸機數量較少，是「瑞鳳」號條件所限，無法搭載這種機型。加上近藤艦隊「隼鷹」號的45架艦載機——戰鬥機20架、轟炸機18架和魚雷機7架，日軍4艘航母共有艦載機202架。因第七戰隊旗艦「熊野」號頻繁出現輪機故障，該艦於10月20日脫離阿部前衛部隊加入南雲主隊。
之前還差點鬧出了一個笑話。其間，「瑞鳳」號於29日返回橫須賀，執行運送第六航空隊戰機的任務。10月6日，執行運機任務的「瑞鳳」號被「熊野」號的水上飛機發現，飛行員誤認為是美軍航母。剎那間，特魯克和拉包爾風聲鶴唳，如臨大敵，確認是自己人才鬆了一口氣。
在南雲本隊前方不遠處，阿部弘毅指揮的前衛部隊由清一色水面艦艇組成。包括快速戰列艦「比叡」號、「霧島」號，西村祥治第七戰隊重巡洋艦「鈴谷」號，原忠一第八戰隊重巡洋艦「利根」號、「築摩」號，木村進第十戰隊輕巡洋艦「長良」號及「風雲」號等7艘驅逐艦。
總指揮近藤統率的前進部隊同樣實力不俗。包括栗田健男第三戰隊的快速戰列艦「金剛」號、「榛名」號，高木武雄第五戰隊重巡洋艦「妙高」號、「摩耶」號，近藤親自領銜第四戰隊重巡洋艦「愛宕」號、「高雄」號。為近藤護航的是田中賴三第二驅逐艦戰隊的輕巡洋艦「神通」號及「海風」號等10艘驅逐艦。
角田領軍的第二航空戰隊被配屬給了前進部隊。這支部隊本來和第一航空戰隊一樣屬於三航母編製，但由於「龍驤」號在東所羅門海戰中戰沉，「飛鷹」號又因火災故障返回特魯克，這樣角田就只剩下了孤零零1艘「隼鷹」號。
山本將「隼鷹」號配屬給近藤絕非上策。在珊瑚海和東索羅門群島海戰中，孑然一身的「祥鳳」號和「龍驤」號無一例外被美軍擊沉。老酒認為航母還是集中使用才能發揮最大攻擊力且擁有最佳的防護。之後戰役進程表明，「隼鷹」號儘管沒有像「祥鳳」號和「龍驤」號那樣罹難，但如和南雲的3艘航母協同作戰，戰傷的「企業」號就凶多吉少了。
23日下午，山本再次發來陸上攻擊延遲至24日的電文。近藤和南雲只好分別於18時15分、21時40分掉頭北上。當晚「築摩」號遭美軍攻擊，魚雷是喬治·恩洛少尉的「卡塔琳娜」投下的，未獲命中。但此次攻擊讓南雲憂心忡忡。草鹿據此判斷圖拉吉和聖克魯斯群島一定存在美軍水上飛機基地。一旦機動部隊進入敵軍搜索範圍，很可能重蹈中途島的覆轍。雖然時間已過去4個多月，兩人好像仍未從那場慘敗的陰影中走出來，似乎茫茫太平洋隨處可能潛伏著美軍航母艦隊。南雲認為在第十七軍攻佔機場之前，機動部隊必須北上暫時避開美軍偵察範圍。於是他下令本隊及前衛部隊暫緩南下，掉頭向北規避。
24日清晨，南雲和阿部分別完成了海上加油。12時，開始沿180度南下的近藤得知南雲已經北撤，擔心將對聖克魯斯群島方向的搜索造成空缺，那裡正是美軍艦隊最可能出現的地方，前進部隊面臨側翼暴露的危險。他在20時34分電令南雲，在前進部隊東側實施大範圍空中搜索。山本對南雲逡巡不前的謹慎做法大為不滿。一周以來，只要空中出現美軍偵察機，南雲就立即向北撤退。山本電令南雲「不論天氣或敵情如何」必須投入戰鬥。在山本和近藤雙重壓力之下，南雲這才悻悻於22時18分掉頭向南，徐徐進發。此時，第二師團與美軍的陸上戰鬥已經打響。
25日零時50分，「大和」號收到了島田發來陸軍佔領機場的「捷報」，大喜過望的山本立即命令近藤和南雲火速南下，阻敵增援並尋機圍殲前來增援的美軍艦隊。
接到山本電令，心緒紊亂的南雲叫來了草鹿，他不相信第十七軍能輕鬆拿下機場。如此，海軍本應撤退休整再戰，現在長官來了督戰電報，只能硬著頭皮南下作戰了。草鹿對南雲的看法表示贊同：「說實話，我一直反對在沒有把握的情況下與敵交戰，那樣只會重蹈中途島的覆轍。但您是司令長官，最後決定由您來做。這個仗是您打的，如果您果真有意南下，我贊成您的結論。」這話實際跟沒說一樣，老酒也會說。
2時45分，南雲下令3艘航母各放飛4架魚雷機，對南側半圓進行夜間搜索，毫無結果。7時新消息傳來「陸軍並未攻佔機場」。南雲立即下令艦隊掉頭北撤。但迫於山本的壓力，他於9時下令艦隊再次掉頭以20節速度南下。其間，並未折返的阿部部隊因此拉大了與主隊的距離。9時，阿部下令彈射7架水上飛機實施搜索，隨後掉頭向主隊靠攏，搜索依然毫無發現。
8時30分，瓦倫·馬休中尉的「卡塔琳娜」發現了阿部前衛部隊，遭到「霧島」號2架零式水上偵察機的攻擊，受傷美機遁入雲中逃逸。馬休很快發回了接敵報告，但作為中轉站的「寇蒂斯」號和哈爾西均未收到這封電報。
前衛部隊上空出現美軍偵察機的消息很快傳至「翔鶴」號，南雲在10時05分命令阿部迅速北上並回收偵察機。無線電小組截收到敵機發出的呼號，南雲據此判斷前衛部隊甚至機動部隊很可能已被美軍發現。
阿部的麻煩才剛剛開始。14時30分，從聖埃斯皮里圖起飛的6架B-17再次發現了前衛部隊。14時47分，約翰·布伊中尉率隊對塊頭最大的「霧島」號進行水平轟炸，取得1彈近失的戰績。「瑞鶴」號的3架零戰對美軍實施了攻擊，同樣無果。布伊於15時10分發回了敵艦詳細位置及正在向北撤退的詳細報告。
事實上，此時南雲艦隊已被美軍另一架「卡塔琳娜」盯上。10時，羅伯特·蘭普夏爾中尉向「巴拉德」號發出了「發現不明艦隊」的電文。11時03分，持續跟蹤的蘭普夏爾發回了最新接敵報告：「發現敵航母2艘，航向145度，航速25節，南緯8度5分、東經164度30分。」
當日5時18分，南下的近藤艦隊同樣放飛5架水上飛機進行偵察。5時30分當艦隊行駛至瓜島東北偏東315公里時，近藤下令向北折返，之後3次遭到美軍偵察機的追蹤。9點48分，馬里奧·塞薩中尉的B-17向菲奇發報稱，325度方位、距聖埃斯皮里圖525公里處發現一支日軍艦隊，航向正東。當天下午，「隼鷹」號派轟炸機、戰鬥機各12架參與了基地航空部隊對亨德森機場的轟炸。
12時，日東港航空隊1架川西二式大艇在圖拉吉160度方向、315公里處發現了一支高速航行中的美軍艦隊，一等飛曹栗崎留記13時15分發出接敵通報：「發現敵戰列艦2艘、重巡洋艦4艘、輕巡洋艦1艘和驅逐艦12艘，航速14節。」栗崎發現的是李少將的第六十四特混艦隊。不過艦艇沒那麼多，只有戰列艦1艘、重巡洋艦1艘、輕巡洋艦2艘和驅逐艦6艘。得到發現美軍艦隊的消息之後，近藤建議南雲在條件允許的情況下發起攻擊。根據栗崎提供的方位，南雲測算雙方距離為630公里。鑒於敵艦隊中無航母且距離太遠，南雲決定暫不發起攻擊以免暴露行蹤。18時53分，南雲本隊與阿部前衛部隊會合，之後以180度航向、24節向南航行。
20時40分，前衛部隊離開本隊快速南下。23時30分，阿部再次遭1架「卡塔琳娜」跟蹤。喬治·克魯特中尉對「磯風」號發射了魚雷，一如既往未獲命中。當時阿部與南雲的距離已拉大到90公里，近藤則在南雲以西160公里處。
22時40分，宇垣來電對第二天的偵察活動提出了要求：「鑒於26日很可能發生艦隊決戰，各隊之飛行搜索要儘力排除天氣之障礙及敵機之妨礙，努力確認敵艦隊兵力、動向及對之進行持續跟蹤。」山本於23時再次發來指示：「陸軍計劃於今夜攻佔機場，敵艦隊明日在瓜島海域出現可能性極大，聯合艦隊務必將其殲滅。」
不愧是聯合艦隊首腦人物，山本、宇垣的判斷一點沒錯。除已發現的李少將第六十四特混艦隊，一支更要命的艦隊正向戰場徐徐逼近。後來有美國史學家稱，如果仍是戈姆利主掌南太平洋，聖克魯斯海戰可能不會發生。亨德森機場多次遭艦載機攻擊表明，瓜島500公里範圍內肯定有日軍航母存在。哈爾西不願放過與日軍交手的任何機會，儘管兵力居於明顯劣勢，但他還是準備兌現對范德的承諾，盡所有力量給陸戰一師以最大幫助。
24日11時45分，從珍珠港南下的「企業」號與從努美阿北上的「大黃蜂」號在聖埃斯皮里圖東北偏東505公里處會合。與戈姆利的小心謹慎相反，新官上任的哈爾西一出手就亮出了自己的全部家底。2支航母艦隊奉命合編為第六十一特混艦隊，由金凱德少將統一指揮。戰意甚切的哈爾西下令金凱德立即挺進到聖克魯斯群島以北海域，如此，從西北方向特魯克前來進犯的任何敵人都將位於他們左翼。毫無疑問，哈爾西想再次形成類似中途島海戰之前那種有利態勢。他曾對那場自己未能親身參與的海戰進行過研究。在那場戰鬥中，弗萊徹和斯普魯恩斯正是在側翼設下埋伏，先於敵人發現對手並突然亮劍，才獲得了海戰的輝煌勝利。現在美軍人已知道日軍在海上了，只是他們的目標由中途島變成了瓜島——菲奇的「卡塔琳娜」已發現了日軍航母的行蹤。哈爾西認為美軍類似中途島戰場的有利態勢已初步形成。
根據哈爾西之前的安排，他將從「企業」號抽調部分人員充實自己的參謀班子。抽走前副官阿什福德少校這樣的人無關大礙，但調走如倫納德·道少校這樣經驗豐富的戰鬥機引導官，勢必給「企業」號即將迎來的大戰帶來負面影響。以哈爾西雷厲風行的性格，上述兩人和布朗姆菲爾德·尼古爾中校、道格拉斯·莫爾頓少校受命立即飛往努美阿。與此同時，哈爾西令李少將率第六十四特混艦隊前出至瓜島海域，阻止日軍對瓜島增援或炮擊機場。
默里少將的第十七特混艦隊以查爾斯·梅森上校的「大黃蜂」號為核心，有艦載機85架——戰鬥機38架、俯衝轟炸機31架、魚雷機16架。護航艦隻包括「北安普敦」號、「彭薩科拉」號重巡洋艦，「聖迭戈」號、「朱諾」號輕巡洋艦以及「莫里斯」號等6艘驅逐艦，指揮官是霍華德·古德少將。第十六特混艦隊由金凱德親自指揮，核心為奧斯本·哈迪森上校的「企業」號，有艦載機78架——戰鬥機34架、俯衝轟炸機34架、魚雷機10架。護航艦隊由提斯代爾少將指揮，包括「南達科他」號戰列艦、「波特蘭」號重巡洋艦、「聖胡安」號輕巡洋艦及「馬漢」等6艘驅逐艦。
因前段「薩拉托加」號受傷「黃蜂」號戰沉，美軍航母短缺，但艦載機富餘。除一部分充實仙人掌航空隊，「企業」號和「大黃蜂」號各帶了14架、12架預備飛機，因此，美軍艦載機總數達到189架，僅比日軍202架少13架。美軍的劣勢在於僅有兩條飛行甲板。但是，我們不能忘記，亨德森機場的仙人掌航空隊不但能隨時提供支援，也為航母艦載機實施穿梭攻擊和臨時起降提供了更多選擇。此外，美軍高射炮的效率遠比日軍高，「企業」號和「南達科他」號在珍珠港維修時加裝了許多40毫米博福斯高炮，其威力將在隨後的戰鬥中得以顯現。
南雲機動部隊還存在一個短板，「瑞鳳」號最大航速僅28節。角田的「隼鷹」號更是只有25.5節。雖然「雙鶴」能輕鬆跑出34節的高速，但艦隊航速肯定只能以最慢者來計算。美軍2艘航母均屬「約克城級」，都能跑出32.5節的高速。
10時25分，金凱德收到了「寇蒂斯」號轉發的塞薩中尉的電文。經測算，金凱德判斷敵軍艦隊在700公里之外，明顯超出了艦載機的攻擊範圍。11時50分，金凱德再次收到「寇蒂斯」號轉發的蘭普夏爾中尉的報告，雙方距離為670公里。遵照哈爾西之前的電令，金凱德下令艦隊以27節高速迎頭而上。
13時19分，「企業」號上發生了一起飛行事故。1架「野貓」在降落時忘記放下尾鉤，未能鉤住任何阻攔索，戰機失控撞開阻攔網沖向了甲板前端的俯衝轟炸機。1架「無畏式」被頂落海中，另3架嚴重受損。相對單薄的「野貓」不用說已支離破碎。所幸飛行員威廉·布萊爾中尉洪福齊天，從一堆廢鐵中鑽出來竟毫髮無損，4名地勤人員卻因此挂彩。幸好美國人帶有備用飛機，才未對之後的作戰造成太大影響。
由於沒有收到進一步後續報告，金凱德認為「偵察機很可能已跟丟了目標」。如果雙方以目前速度和航向行進，很快就將進入彼此的打擊範圍。13時30分，他派出了搜索兼攻擊的偵察機隊。「企業」號10架偵察轟炸機兩機一組、在10～280度扇面向前搜索370公里。14時20分，他從「企業」號放飛了21架飛機組成的攻擊機群——戰鬥機8架、轟炸機6架、魚雷機7架，在飛行大隊長理查德·蓋恩斯中校率領下以325度向西北進擊。選擇「企業」號機群是因「大黃蜂」號的「野貓」無法加掛副油箱，沒有「企業」號的「貓」腿長。
按計劃攻擊機群將飛出280公里，若未發現敵艦自行返回。但機群剛剛出發，金凱德就收到了布伊攻擊敵艦的消息。據此他判斷，遭到攻擊的日軍艦隊可能暫時北撤，攻擊機群撲空的可能性很大。金凱德的判斷完全正確，南雲及時掉頭北上駛出了美軍攻擊範圍。為保持無線電靜默，金凱德並未召回攻擊機群，他期望蓋恩斯在未發現敵艦的情況下自行返航。
但蓋恩斯求戰心切，在飛出280公里后又按原航向飛行90公里依然一無所獲。之後他不甘心地率隊右轉向偏北方向搜索。到17時35分，多飛出150公里的蓋恩斯才悻悻帶隊返航。加上「企業」號為回收偵察機向東南逆風方向航行了37公里，導致攻擊機群返航距離進一步擴大。油料幾乎耗盡的蓋恩斯在返回預定海面時並未發現自己的航母，他判斷母艦就在前方不遠處，所有飛機拋棄了炸彈或魚雷向前飛行，終於找到了自己的艦隊。在此之前，弗蘭克·米勒因油盡跳傘不知所終。降落過程中意外頻發，1架強行降落的魚雷機撞向艦島，切碎了1架轟炸機機尾。5架飛機在「大黃蜂」號上降落，另有5架迫降海面，所幸機組成員全部獲救。這天「企業」號非戰損失飛機11架。當晚機械師放出了備用的7架「野貓」。21時15分，金凱德改航向為305度、航速22節。
菲奇的陸基航空兵在25日夜晚表現活躍。當天23時30分、26日零時11分，2架「卡塔琳娜」先後發現了阿部艦隊和南雲艦隊。菲奇立即下令恩德島起飛5架「卡塔琳娜」發起夜間攻擊。零時33分，阿部艦隊遭到美軍魚雷攻擊，所有軍艦均未受傷。零時50分，1架「卡塔琳娜」從暗夜中忽然躥出，格倫·霍夫曼上尉在1000米高度一口氣扔下了4顆227公斤炸彈，最近的1顆炸彈距「翔鶴」號艦首僅300米。
突然落下的炸彈驚出了南雲一身冷汗。南雲有過兩次航母對決的磨礪，對美軍戰術非常清楚：他們往往依靠「卡塔琳娜」實施定位，由側翼潛伏的航母實施突襲，在中途島，自己就是這樣被他們整慘的。天空頻頻出現的偵察機無疑是為潛伏在附近某處的航母服務的。目前自己對敵軍位置一無所知，對手可能已掌握了自己的方位。南雲告訴草鹿：「你先前的判斷完全正確，全速返航。」3時30分，南雲主隊以24節航速折向北行。雖然名義上接受近藤指揮，南雲實際上可以自主行動。接到命令的阿部也於4時10分掉頭向北。為策應南雲的行動，近藤前進部隊同樣掉頭返回。
借夜色掩護快速逃逸的霍夫曼立即發出了接敵報告，「東經164度5分、南緯7度55分，發現至少包括1艘航母在內的日軍艦隊」。可惜美軍沒了中途島的好運氣，因傳送問題，金凱德並未第一時間收到這封至關重要的電報。該收的人沒收到，不太該收的人倒收到了。收到電報的哈爾西異常興奮，立即向金凱德和李發出了著名的「南太平洋部隊司令部密令242350號」：「攻擊！重複，攻擊！」
26日凌晨，對陣雙方的眾多艦艇均位於瓜島東北、聖克魯斯群島西北海面上。向西北快速航行的美軍艦隊與敵軍距離逐漸拉近至460公里，彼此進入了對方打擊範圍。此時近藤位於南雲以西185～220公里，阿部位於南雲南方90～110公里。當天風向無疑對日軍有利，6～10節的西南風使南雲不需轉向就可放飛艦載機，美國人則恰恰相反。
此時，海上態勢十分明朗，雙方知道對方存在，卻不清楚彼此的詳細位置。根據南雲制訂的搜索計劃，阿部在4時15分彈射了7架水上飛機，對南部海域130～230度實施460公里搜索。4時43分至45分，「瑞鳳」號5架、「翔鶴」號和「瑞鶴」號各4架魚雷機起飛，按50～230度方位向前搜索555公里。前衛部隊和南雲本隊的偵察機恰好形成一個雙相搜索。5時整，行駛至馬萊塔島以東的近藤放飛了4架水上飛機，這樣執行搜索的日機達到了24架。只要不發生意外，上述區域所有美軍艦艇都無法躲過日軍的眼睛。
3時30分，金凱德收到了哈爾西發來的「攻擊！重複！攻擊」的電令。突如其來的電報讓首次指揮航母作戰的金凱德有點蒙圈兒，啥都沒發現大半夜裡攻擊誰呀？為執行哈爾西的催戰命令，金凱德於清晨5時放飛了「企業」號的16架「無畏式」，對艦隊北側235～360度扇面實施370公里搜索。美軍依然採取兩機一組、搜索兼顧攻擊的方法，每機各掛載1顆227公斤炸彈。隨後當值的「企業」號起飛了9架「野貓」執行空中巡邏、4架「無畏式」執行反潛任務。5時45分，「大黃蜂」號放飛了8架戰鬥機。
5時12分，金凱德收到了「寇蒂斯」號轉來的霍夫曼上尉的接敵通報，終於明白了哈爾西電報的真實含義。此時已過去2個小時，參謀長康德里·摩爾上校建議立即出動「大黃蜂」號攻擊機群發起進攻。謹慎的金凱德忌憚前一天「企業」號遭到的意外損失，判斷2個小時內日艦位置肯定發生了變化，況且偵察機剛剛出發，於是決定在收到新消息前暫按兵不動。
6時整，「翔鶴」號岩井健太郎的魚雷機發現了維維安·韋爾奇上尉和布魯斯·麥克格雷少尉的雙機組，美國人同樣發現了迎面飛來的敵機，雙方距離最近時僅5600米。大家清楚現在的任務不是戰鬥而是儘快定位對方航母，於是互不理睬擦肩而過。
6時17分，韋爾奇發現了阿部前衛艦隊並於6時30分發回接敵通報：「發現敵戰列艦2艘、重巡洋艦1艘、驅逐艦7艘，航向偏北，航速20節。」他們毫不例外地受到了日軍高射炮的「熱烈歡迎」。6時45分，聞訊趕來的霍華德·伯內特中尉雙機組向「利根」號投下炸彈，2顆227公斤炸彈均未命中。4架美機均未發阿部後方的南雲本隊。
日軍的運氣確實不錯。6時15分，負責六號線的飛曹長金澤卓一率先發現了美軍第十七特混艦隊，立即發出了「發現敵重巡洋艦2艘、驅逐艦3艘、航向360度、航速18節」的接敵報告。可惜金澤的發報機出現故障，信息未能及時傳遞到南雲手中。
早於金澤3分鐘，負責4號線搜索的日軍偵察機發現了美軍艦隊。不知是何原因，飛曹長浮田忠明直到6時50分才發出了接敵電報：「發現敵機動部隊，南緯8度22分，東經166度42分，航母1艘、護航艦隻15艘。」浮田發現的是默里的第十七特混艦隊。
6時58分，浮田的電報送達「翔鶴」號司令艦橋。南雲的參謀很快陷入迷茫。經核對，浮田發回的位置與他負責的搜索區域大相徑庭，電信員戶澤博在發報時誤用了一號機的無線電呼號——此時美軍位於「翔鶴」號125度、390公里處。南雲立即命令「翔鶴」號和「利根」號出動4架飛機前往核實。
就在浮田發報的同時，6時50分，詹姆斯·李少校和威廉·約翰遜少尉的雙機組發現了前方65公里處出現了日軍1艘航母。向前飛行了37公里的李發現敵陣中還有另一艘航空母艦。為避免發報失誤，李連續三次發出「發現敵2艘航母，南緯7度05分、東經163度46分，航向360度，航速15節」的緊急電文。7時05分，2架零戰前來攻擊，李和約翰遜的飛被雙雙擊傷，但最終均順利返航。
根據李發回的電報，金凱德的參謀們立即測算出敵航母位於300度方位、距離340～370公里。毫無疑問，雙方都處於對方攻擊範圍之內。「彭薩科拉」號以旗語向默里發來信號，200度方位、96公里處出現不明目標，那肯定是日軍偵察機。7時30分，「南達科他」號清晰截聽到日機發出了通信，並在3分鐘後向金凱德做出提醒。一切表明美軍艦隊已被日軍發現，哈爾西精心策劃的側翼突襲瞬間化為泡影，戰鬥由美軍希望的「中途島式」變成了眼前的「珊瑚海式」。
7時14分，梅森艦長發出命令：「飛行員登機，願上帝保佑你們！」7時30分，轉向逆風航行的「大黃蜂」號放飛了第一攻擊機群——威德海爾姆少校的俯衝轟炸機15架、埃德溫·帕克上尉的魚雷機6架、亨利·桑切斯少校的「野貓」8架。7時50分，美軍機群完成編隊，在威德海爾姆的率領下朝300度、390公裡外的日軍艦隊隆隆飛去。
第一攻擊波尚未在視野中完全消失，8時整，「大黃蜂」號放飛了由26架飛機組成的第二攻擊機群：約翰·薩瑟蘭上尉的護航戰鬥機8架，瓦特·鮑威爾上尉的9架魚雷機各攜帶4顆227公斤炸彈，約翰·林奇上尉的9架俯衝轟炸機各攜帶1顆454公斤。8時15分，完成編隊的機群在飛行大隊長羅迪中校率領下疾馳而去。不久，1架「野貓」因發動機故障返航。
因需要預留飛機執行偵察和空中巡邏，「企業」號第一攻擊波只出動飛機21架——詹姆斯·弗拉特利少校的戰鬥機8架、約翰·科勒特少校的魚雷機10架，喬治·艾斯蒂斯中尉的俯衝轟炸機3架，指揮官為飛行大隊長蓋恩斯中校。7時47分上述飛機開始依次升空。8時整，機群沿304度方向朝敵艦隊飛去。
雖然浮田發回的電報存在疑點，南雲卻不願就此錯失先發制人的機會。7時10分，「翔鶴」號第一攻擊機群20架魚雷機、4架零戰陸續升空。10分鐘后，「瑞鳳」號起飛了日高盛康的9架零戰，它們將為「翔鶴」號的魚雷機護航。7時25分，白根斐夫大尉的8架零戰、高橋定大尉的21架俯衝轟炸機從「瑞鶴」號上起飛。這樣，日軍第一攻擊波有艦載機62架——轟炸機21架、戰鬥機21架、魚雷機20架。南雲仍然採取了東索羅門群島海戰的老辦法：單次單艘航母只提供一種攻擊機型，之後再混編攻擊機隊。
第一攻擊波指揮官是日軍最負盛名的魚雷機飛行員村田重治。「赤城」號在中途島戰沉之後，村田輾轉來到了「翔鶴」號。從特魯克出發時村田特意囑託奧宮：「東索羅門群島海戰我們只派出了轟炸機，雖然關衛將敵人狠狠揍了一頓，但還是讓「企業」號僥倖逃脫。我們魚雷機隊未能出擊，實在遺憾。你們這些參謀這次千萬不要叫敵人跑掉，拜託，中途島之仇一定要報！」當年偷襲珍珠港時，淵田的電信員水木德信——發出「虎虎虎」電報的那位——這次坐在村田身後。
飛出140公里后，8時30分，「大黃蜂」號攻擊機群發現右側數千米外有一機群對駛而過。菲利普·索扎少尉認出那正是日軍攻擊機隊。桑切斯少校立即向金凱德發回預警：「24架轟炸機朝你飛去，注意防空！」「翔鶴」號的日軍飛行員當然也看到了美軍機群，立即向南雲發出警報「發現敵軍艦載機4架」。雙方都清楚自己的任務，彼此保持了剋制，繼續沿既定航線尋找對方航空母艦。5分鐘后，「瑞鶴」號機隊同樣發現了「企業」號的攻擊機群，高橋於8時35分向南雲發出警報：「敵機17架飛向我航母。」和村田一樣，高橋和白根保持著足夠冷靜，繼續朝美軍艦隊所在海域疾馳而去。
由於之前幾乎未參加過戰鬥，同樣發現美軍機群的「瑞鳳」號戰鬥機隊就沒有那麼本分了。日高率9架零戰立即出列發起攻擊。一陣電閃雷鳴之後，美軍3架戰鬥機、5架魚雷機被擊落，另有1架戰鬥機和2架魚雷機重傷，5名機組成員陣亡。日軍損失零戰4架和4名飛行員。剩餘5機在空戰中彈藥耗盡，已無法為村田的魚雷機隊提供掩護，徑自掉頭返航。日高不明白，自己的任務是為脆弱的魚雷機護航，而不是和對方一味鬥狠。回到艦隊上空的日高發現，「瑞鳳」號甲板竟出現了一個大窟窿，只好率隊在「瑞鶴」號上降落。
正當南雲手忙腳亂準備放飛第二攻擊波時，意外出現。日軍未曾料到美軍偵察機執行搜索時竟然帶著炸彈。7時05分，斯托克頓·斯特朗中尉和查爾斯·歐文少尉雙機組截聽到了李發出的電文。此前他們已發現了南雲本隊邊緣的1艘驅逐艦。認真測算燃油之後，斯特朗決定偷襲中隊長發現的敵軍航母。7時40分，2架「無畏式」從雲層中突然躥出，從4300米高度向距離最近的「瑞鳳」號——斯特朗認為是1艘「翔鶴級」航母——發起俯衝，猝不及防的「瑞鳳」號被1顆227公斤炸彈命中，飛行甲板後端被撕開一個直徑15米的大洞，附近的阻攔索、高炮及下部艦體嚴重受損。所幸輪機未受損傷，「瑞鳳」號仍可維持正常航行。爆炸誘發的火災在11時被撲滅，但甲板受損使「瑞鳳」號完全喪失了飛機起降能力。
仗還沒正式開打，自己的1艘航母就重傷失去戰鬥力，這不能不讓日軍勃然大怒。3架「瑞鶴」號的零戰立即對試圖逃逸的斯特朗雙機組窮追猛打，一口氣追出80多公里。尚未跑遠的李少校雙機組聞訊前來幫忙，歐文座機右側油箱中彈，但仍頑強隨長機順利返航。非但如此，他們的反擊還擊落1架零戰。當10時06分兩機在「企業」號降落時，斯特朗還剩20升燃油，歐文剩12升。
當天上午，從「企業」號起飛的16架偵察轟炸機悉數返航，僅5架被敵軍擊傷，還在空戰中擊落日軍零戰7架、魚雷機1架，使敵軍1艘航母失去戰鬥力。雙方主力尚未交手，美軍已率先取得開門紅。
雖然「瑞鳳」號遭到重創，但戰意十足的艦長大林末雄向南雲報告，飛行甲板並不妨礙飛機起降。大林試圖通過緊急搶修恢復戰鬥力，但損管人員之後的所有努力均無濟於事，提前返航的日高5機只好在「瑞鶴」號上降落。南雲並未讓「瑞鳳」號離開戰場，一則不願派出護航驅逐艦削弱艦隊防空力量，二來「瑞鳳」號留在陣中也可分擔美軍攻擊力量。
「瑞鳳」號意外受傷讓南雲脆弱的小小心靈再受創傷，這在一定程度上影響了他隨後的指揮。頗具戲劇性的是，除中途島海戰，日軍在珊瑚海和東索羅門群島海戰中無一例外要先損失1艘輕型航母，前者是「祥鳳」號，後者為「龍驤」號，現在「瑞鳳」號又出師未捷身先傷，這難道是宿命嗎？
「瑞鳳」號已經指望不上，角田的「隼鷹」號此時尚在200公里開外，南雲現在只能依靠「雙鶴」了。鑒於自身位置已經暴露，敵機很可能正在飛來，當務之急是以最快速度放飛第二攻擊波，在敵軍攻擊到來之前讓所有飛機升空參與進攻或防守，不能再像中途島那樣窩囊。南雲和草鹿瞬間急出了一頭大汗。
第一攻擊波最後幾架飛機尚未飛離甲板，南雲就下令第二攻擊波迅速跟上。艦橋上的草鹿不耐煩地朝甲板上的軍官吼叫，要他們動作再快一點。從望遠鏡中看到「瑞鶴」號動作更加緩慢，草鹿立即打旗語發出質問：「為何延誤？加快速度！」
本次出動的是「瑞鶴」號魚雷機和「翔鶴」號俯衝轟炸機。之前因受到「卡塔琳娜」的夜間襲擾，存於機庫中的上述飛機均已卸下魚雷或炸彈，現在必須以最快速度完成重裝。魚雷掛載需要70分鐘，比轟炸機掛彈至少要慢半個小時。情況緊急，南雲命令2艘航母的攻擊機隊準備完畢自行出發，一分一秒也不能延誤。8時10分，從「翔鶴」號上率先升空的是新鄉英城的5架零戰，隨後19架轟炸機陸續升空，在關衛的指揮下朝預定海域隆隆飛去。35分鐘后，由今宿滋一郎率領的「瑞鶴」號第二攻擊機隊——戰鬥機4架、魚雷機16架踏上了攻擊的征程。
艦橋上的草鹿在焦急地來回踱步，遠遠看到「瑞鶴」號飛機全部升空，才鬆了口氣。草鹿連1架戰鬥機都沒留下，既已決定投入戰鬥，就必須全力以赴。「敵人來了，就拿起長矛，」他不停地喃喃自語，「拿什麼都行！」
放飛第二攻擊波后，「大黃蜂」號開始進行巡邏戰鬥機的換班作業。8時26分，戰鬥機引導官弗萊明少校指引8架「野貓」升空，隨後之前執行空中巡邏的戰鬥機陸續降落加油補給。8時40分，默里收到了桑切斯發回的電報：「24架敵機正在逼近。」通過截聽「企業」號遇襲機群的無線電通話，金凱德推斷來襲敵機可能位於艦隊西北110公里。攻擊已經近在眼前，美軍2艘航母立即忙碌起來。地勤人員飛速為剛降落的戰鬥機加油，損管隊員立即往輸油管道中填充二氧化碳，水密艙門全部關閉，瞭望哨死死盯住天空，所有高炮手各就各位。連「大黃蜂」號的廚師都在趕製供官兵戰鬥間隙食用的數千塊餡餅和炸麵包圈，一位大師傅表示「我甚至沒有一點空閑」。在弗萊明的調度下，很快又有7架「野貓」升入空中。
此時，「企業」號上空有戰鬥機有11架。8時37分，金凱德通知默里：「敵機正在逼近，立即放飛所有飛機。」8時46分之後，陸續有11架「野貓」升入天空。如此，美軍特混艦隊上空的戰鬥機達到了37架。
8時43分，默里再次發出警報，275度發現敵機4架。金凱德根據敵機來襲方向判斷「企業」號將率先遭到攻擊，他於8時44分通知默里，由「企業」號戰鬥機引導官約翰·格里芬少校負責協調全部戰鬥機。因原引導官道少校被哈爾西戰前調走，剛接任的格里芬相對經驗不足。對金凱德的安排，「大黃蜂」號的戰鬥機飛行員肯定不太高興，他們更習慣接受弗萊明的指揮。10分鐘后，金凱德再次指示默里：「保持逆風方向，彼此保持在肉眼可視信號範圍之內。」
美軍2艘航母的雷達均未探測到不斷逼近的日軍機群。「彭薩科拉」號的CXAM雷達早在8時41分就探測到295度、130公里處不斷逼近的日軍機群。古德少將多次用旗語向金凱德發出警報，此時「大黃蜂」號第二攻擊波也傳來了「發現敵轟炸機24架，方位280度」的警報。
經過90分鐘飛行，8時53分，「翔鶴」號第一攻擊機群率先發現了「大黃蜂」號編隊。受雲層阻隔日軍並未發現不遠處的「企業」號。1分鐘后，村田發令「展開突擊隊形」，隨後率隊向低空下滑尋找合適攻擊陣位。村田率第一中隊繞向東南，同時命令鷲見五郎第二中隊迂迴西北，試圖對「大黃蜂」號實施兩翼夾擊。因途中貿然出擊的日高機隊已經返航，鷲見中隊沒有1架零戰護航。
與村田降低高度相反，高橋率「瑞鶴」號俯衝轟炸機隊則迅速爬升，高橋第一中隊、津田俊夫第二中隊、石丸豐第三中隊組成三個倒V字形，白根的零戰則在後上方警戒，隨時獵殺前來攔截的美軍「野貓」。
就在格里芬發出一串串號令、美軍戰鬥機迅速爬升前往攔截之時，村田身後的水木德信發出了「全軍突擊」的號令。眼見敵機來勢兇猛，在8時53分放飛最後1架戰鬥機后，「企業」號迅速躲入附近一片積雨雲。如此村田和高橋都將攻擊目標鎖定了「大黃蜂」號。
速度較快的俯衝轟炸機率先發起進攻。就在高橋以15度角進入俯衝點時，6架「野貓」從斜刺里突然殺出，愛德華·赫塞爾上尉朝第一架日機猛烈射擊，中彈起火的高橋機立即拉出了長長白煙。高橋突然大角度俯衝鑽入雲海，隨後在返航途中迫降海上。赫塞爾右翼的托馬斯·加拉赫中尉同時將另一架日機擊傷。克勞德·菲利普斯上尉猛攻津田第二中隊，在擊傷1架敵機後繼續撲向石丸第三中隊。他的飛機被白根的子彈擊中，艙內瞬間濃煙瀰漫。在艱難向下俯衝撤出戰場時，他看到僚機約翰·富蘭克林中尉的「野貓」中彈載入大海。
在數量佔優的「野貓」頑強阻擊下，日軍攻擊陣形被完全打亂。第一中隊隨受傷的高橋機撤向西北，第三中隊遭到「野貓」重點圍攻，這樣津田第二中隊7架飛機趁隙爬升至俯衝點向美軍航母發起攻擊。9時09分，「大黃蜂」號及所有護航艦隻高炮轟然打響。日機全然不顧。9時10分，從艦尾方向切入的津田投下了第一顆炸彈，在航母右舷外激起了一條衝天水柱。2分鐘后，從右後方切入的富樫勝介取得命中，炸彈在航母80號肋骨、飛行甲板中心線右側撕開一個3米的大洞，之後勢如破竹，穿過兩層甲板在第三層甲板上方爆炸。在他身後，北村一郎的飛機尚未投彈就被防空炮火擊中，墜落在航母右前方僅9米的位置。
日軍攻擊效率極高！第四架島田陽三再次獲得命中，炸彈穿過飛行甲板后立即炸響，30名水兵當場陣亡。一塊飛舞的彈片切斷了150號肋骨、機庫頂部1架「無畏式」的鋼纜，飛機重重摔在機庫甲板上。投彈后，拉起的日機很快中彈起火，島田跳傘，飛行員高朝一郎隨機墜海。島田身後的2架日機再次取得一彈命中。
9時14分，飛曹長佐藤茂行的最後1架轟炸機從航母右舷發起俯衝，飛機中彈的佐藤機沒能在適當高度投彈，而是擦過煙囪左側一頭栽落在甲板上。撞擊導致艦島周圍一片狼藉，油箱破裂四處濺起的航空燃油起火爆炸，航母信號塔被徹底摧毀，7名信號員當場死亡。煙囪汽笛也被撞毀，艦島部分通道扭曲變形。3號待機室里大火肆虐，幸運的是，佐藤機上的那顆250公斤炸彈沒有炸響，待機室內的6名戰鬥機飛行員僥倖躲過一劫。
高橋飛機受傷返航，米田信雄立即接過了指揮權，帶領第一中隊余部撤至「大黃蜂」號左側向航母發起攻擊，投下的4彈無一命中。
第三中隊在輪形陣外圍就被擊落3架，石丸集結剩餘4機，繞至南側，試圖發起偷襲，被美軍的「野貓」團團圍住。2架日機被美軍擊落，投下的3顆炸彈無一命中。重傷的石丸衝出重圍，艱難返航，最後在機動部隊附近海面迫降。被救上驅逐艦的石丸只說了「瑞鶴」兩個字，就咽氣了。
「瑞鶴」號的俯衝攻擊尚未結束，9時13分，「翔鶴」號魚雷機的攻擊已同時展開。村田一馬當先從「北安普敦」號和「安德森」號之間飛速穿過，邊下降高度邊向「大黃蜂」號右後舷接近。二號機飛曹長松島正操之過急，在2700米距離投下魚雷，隨後在距航母2000米處被高射炮火擊入大海。村田率三號機冒死猛衝，在900米距離投魚後向右側滑，試圖拉升脫離戰場。他的左油箱中彈起火。美軍記錄村田機「化作閃耀的流星，之後一頭栽進了海里」。日三號機井上福治回憶說，座機起火后隊長從容打開座艙，以手勢示意部下繼續前進，隨後才失控墜入大海。井上機同樣被美軍炮火擊傷，但仍低空掠過航母成功逃脫。
「雷暴之神」果然名不虛傳！9時15分，村田此生投下的最後一條魚雷準確命中「大黃蜂」號右舷。初看艦體似乎震動不大，並未起火，但在輪機艙附近爆炸的魚雷直接導致航母動力喪失，右傾迅速達到10.5度。開戰以來，村田只獲得兩次發射機會，雷無虛發，所擊中的戰列艦和航母都屬主力大艦。由於在海戰中表現出色，戰死的村田特晉兩級為大佐軍銜，聯合艦隊特意通報全軍表彰。隨機喪命的齋藤征二、水木德信同樣晉兩級為中尉、少尉——可惜水木再也沒機會發出「虎虎虎」的電報了。
第一條魚雷炸響后僅20秒，井上的第二條魚雷再次命中航母右舷水線以下1.8米位置，撕開一個高4.5米、寬9米的大洞。接連中彈、中雷的「大黃蜂」號搖搖欲墜。
所幸隨後3架日機投射的魚雷均未命中，其中1架中彈起火掠過「彭薩科拉」號墜入海中。2架魚雷機選擇距離較近的「彭薩科拉」號作為目標，艦長弗蘭克·洛上校緊急右舵，躲過了朝左舷射來的1條魚雷。9時15分，試圖從右舷發起攻擊的另一架日機在900米距離中彈起火。機長小林芳彥毫不在乎，毅然駕機試圖撞艦，熊熊燃燒的飛機驚險地從左舷中部之外僅一米處掠過，墜落在距艦30米的位置。由於飛機墜海激起了一條距艦極近的衝天水柱，他身後的中井留一據此上報，小林的魚雷重創敵1艘「艦型不明」的重巡洋艦。
由於日高提前返航，鷲見的9架魚雷機完全失去掩護。3架飛機尚未進入投雷線路就被擊落，鷲見機被擊傷暫時脫離編隊。佐野剛也試圖駕駛起火的飛機撞擊「朱諾」號輕巡洋艦，只在距艦180米海面上激起了一條水柱。日軍記錄佐野撞沉敵驅逐艦1艘。
其餘5架魚雷機冒死沖入了第十七特混艦隊的火力網。竹村章試圖駕機從驅逐艦上空飛過，旋即被高炮擊中落海。其餘4機在航母兩舷發射魚雷，均未命中。3條魚雷竟鬼使神差地向「北安普敦」號撲來，艦長維拉德·基茨上校緊急左舵，魚雷從艦尾處驚險擦過。9時18分，早先被擊傷離隊的鷲見突然駕機從航母左後舷發起俯衝，一頭撞在左舷前部127毫米高炮組的前方走廊，造成重大人員傷亡並誘發大火。
被命中2雷、3彈的「大黃蜂」號，完全失去電力、動力，癱在海面上無法動彈。日軍付出的代價極其慘重——轟炸機17架、魚雷機16架被擊落，102名機組成員56人戰死。村田、石丸、鷲見等一大批老鳥一去不返。美軍僅損失「野貓」6架、飛行員4人。
倖存日機絕塵而去，接連遭遇彈炸雷擊的「大黃蜂」號上早已是大火肆虐，濃煙滾滾。在損控指揮官亨利·莫蘭少校和輪機長愛德華·克里漢少校率領下，所有人都奮勇加入了搶險隊伍。從9時35分開始，「羅素」號、「莫里斯」號和「馬斯汀」號陸續駛近航母兩舷，幫助滅火併展開救援。梅森艦長估計參與滅火行動的官兵超過了1000人，大火終於在10時被全部撲滅。
9時50分，默里用旗語向古德發出信號，「通信任務交由貴部，我艦已完全失去動力」，同時要古德迅速派重巡洋艦拖曳「大黃蜂」號。10時整，「北安普敦」號將一條44毫米鋼纜繫上了航母左錨鏈。10時28分，「大黃蜂」號在重巡洋艦拖曳下開始以3～4節速度緩緩移動。剛挪出沒幾步，鶴嘴鉤脫落導致鋼纜掉落水中。10時34分，一條更粗的51毫米鋼纜再次繫上航母。13時30分，兩艦再次開始徐徐移動。11時40分，默里率參謀登上了「羅素」號派出的小艇，於11時45分登上「彭薩科拉」號。12時15分之後，「羅素」號和「休斯」號開始依次靠近接走航母部分人員。
8時05分，南雲向前衛部隊發出了快速進擊的命令。阿部下令艦隊提速至26節。前衛部隊中最積極的當屬第八戰隊司令官原忠一。急於求戰的原命令「利根」號和「築摩」號及2艘驅逐艦提速至30節，很快就將阿部甩在身後。
8時40分，「翔鶴」號的雷達發現135度、145公里處一個龐大機群正不斷逼近——正是「大黃蜂」號第一波攻擊機群。與村田相遇20分鐘后，威德海爾姆少校發現前方海面上出現了4艘敵艦。前方空中敵機出現，原立即下令提速至32節全力迎戰。
威德海爾姆並未貿然發起進攻，他對這4艘水面艦艇興趣不大，首選攻擊目標當然是敵人的航空母艦。他致電戰鬥機指揮官桑切斯少校：「有無發現敵軍航母？」後者回答「沒有」，同時建議掉頭返航。對此威德海爾姆非常不滿，最少也要把炸彈扔到眼前這幾艘艦頭上吧？維爾德海姆憑直覺判斷，眼前出現4艘水面艦艇實屬反常，它們身後很可能有一支規模更大的艦隊，於是他下令機隊沿300度繼續向前飛行。
果不其然！在原後方37公里處，威德海爾姆很快發現了規模更大的前衛部隊。發現空中出現敵軍機群，「磯風」號立即釋放煙霧進行提醒。9時20分，「鈴谷」號向後方的南雲發出預警：「5架魚雷機向本隊飛去。」1分鐘后，「鈴谷」號再次升起信號旗提示阿部，「90度方向發現敵機10架」。
此時，恰好3架「瑞鳳」號的戰鬥機飛臨前衛部隊上空。看到美軍機群不斷迫近，飛曹長岡本茂毫無懼色，率隊從左至右穿入美軍機群，成功將美軍轟炸機隊和戰鬥機隊分割。處於絕對劣勢的岡本小隊奮力向美軍發起攻擊，發生在前衛部隊上空的空戰規模不大，依然慘烈，日軍以2架墜落、1架重傷為代價，換取擊落美機2架、擊傷2架的戰果，為南雲完善防禦爭取到寶貴的時間。
看到零戰前來阻擊，威德海爾姆機警率隊向右鑽入雲層。帕克的魚雷機因處於低空，未能看到轉向的轟炸機隊，依然沿300度向前飛去。「大黃蜂」號第一攻擊機群就此分離。
5分鐘后，鑽出雲層的威德海爾姆發現左前方46公里處出現了更多日軍艦隻，於是緊急呼叫各機：「345度有新發現。」他的視野中很快出現了1艘大型航母，不遠處另一艘正在冒煙——前者是「翔鶴」號，後者是之前意外受傷的「瑞鳳」號。威德海爾姆數次向第二攻擊機群發出接敵信號，糟糕的通信導致大隊長羅迪中校並未收到。
眼見敵機不斷逼近，狡猾的「瑞鶴」號立即駛入附近一片雷雨區。1艘日軍驅逐艦向美機來襲方向鳴炮示警，空中巡邏的零戰迅速上前攔截。9時18分，大森茂一的4架零戰迎頭攔住了威德海爾姆。2分鐘后，「瑞鳳」號山本旭的2架零戰也趕到了。大森一個鷂子翻身直取威德海爾姆，後者馬上俯衝躲避，美機隊形被完全衝散。座機中彈起火的大森試圖駕機撞擊美機，被維爾德海姆最後關頭緊急避開。看見大森座機炸成一團火球，日軍飛行員誤認為他與敵人同歸於盡了。大森因獲特晉兩級並通報全軍的嘉獎。
美軍機群試圖從後方向「翔鶴」號逼近，遭到另10架零戰拚命攔截。威德海爾姆的座機中彈起火，少校只好在海上迫降，與機槍手喬治·斯托克利一起在海上漂流了2天。他們被1架「卡塔琳娜」成功救起。
看到隊長的飛機被擊落，本·摩爾上尉立即接過指揮權，繼續帶隊向前挺進。雖然1架「無畏式」被擊落，另2架重傷返航，但仍有10架美機衝破阻截在9時27分抵達俯衝點。隨著炮術指揮官鳥羽仁八「敵機來襲、開始射擊」的狂呼，「翔鶴」號52門高炮轟然打響。航海長塚本朋一郎將航母開到了極限的34.5節，艦長有馬正文早已登上航空指揮所，密切注視著敵機來襲的方向。
美機並未使用慣常的60～70度大角度俯衝，而是採取了下滑投彈。9時29分，3顆近失彈先後在「翔鶴」號左後舷、艦橋右外側和前左舷炸響。第二顆454公斤炸彈將艦橋右壁炸成了馬蜂窩，正在指揮射擊的鳥羽腹部重傷，3名瞭望哨當場喪命。沒等日軍回過神，福斯上尉的炸彈準確落在中部升降機左側，之後穿過機庫在寫真室上方爆炸。美軍隨後3彈連獲命中。第二顆命中彈將6號炮組人員全部炸死，第三顆命中彈不但將8號炮組人員全部掀進海里，同時將甲板上停著的1架轟炸機炸毀。第四顆名中彈徹底摧毀了5號炮組。「翔鶴」號飛行甲板瞬間被撕開4個大洞，鋼板奇形怪狀向上翻卷。美軍最後1彈在右前舷取得近失。斯坦利·霍爾姆中尉選擇向航母右前方的「照月」號投彈，未獲命中。
日軍對美國人的此次攻擊評價頗高。戰役結束后，他們專門組織研究美軍的戰術，並擬在今後對運輸船的攻擊中加以使用。事實上，他們想多了，美軍使用滑翔轟炸，說明飛行員的技術還不夠老練。
當美機高速向南逃離時，「翔鶴」號已燃起熊熊大火。草鹿感到了航母艦身的巨大震動，之後這種劇震又發生了好幾次——到底是幾次，草鹿已經算不清了。「難道是又一次中途島戰役？！」草鹿用顫抖的聲音向輪機室喊話，對方回答「未受損失，仍可維持32節航速」。
「翔鶴」號的傷勢遠比5月8日更嚴重。被勒令嚴禁回京的記者牧島衝上了甲板，他發現高炮多數被毀，到處都是水兵的屍體，艦橋後方濃煙滾滾。中彈位置周圍的高炮炮彈接連殉爆，一名水兵試圖將未爆的炸彈推入海中，被四處飛濺的彈片殺死。消防隊員拉著水管到處滅火。他們畢竟也是經過珊瑚海海戰磨礪的老鳥了，艦上大火在14時30分被全部撲滅。有馬下令向艦底高炮彈藥庫、後部彈藥庫及航空汽油庫注水，以防出現更多誘爆，艦體因此向後傾斜。1台鍋爐因煙道受損停止運行，所幸剩餘7台仍可維持航母跑出31節高速。軍醫長原田耕介帶領醫護人員甚至理髮師和廚師全部投入傷員救治。到處充斥著血腥味以及屍體燒焦發出的煳味。
在遭到日高零戰的突襲之後，「企業」號第一攻擊機群只剩5架魚雷機、3架轟炸機和4架戰鬥機。9時20分，魚雷機領隊麥克唐納·湯普森上尉發現了阿部前衛艦隊，其中並無航母存在。他詢問戰鬥機指揮官弗拉特利少校「能否繼續向前飛行」，後者答覆「不」。因之前與零戰戰鬥的「野貓」拋掉了副油箱，燃油不足以支持繼續向前飛行。湯普森於是決定向日軍前衛部隊發起攻擊，弗拉特利的戰鬥機立即跟了上去。但前方飛行的3架「無畏式」並未注意到身後發生的事情，在約翰·里奇中尉帶領下依然沿原來航嚮往西北飛去。
湯普森選擇重巡洋艦「鈴谷」號作為攻擊目標。9時30分，美機從左舷發起攻擊，日艦高射炮火立即打響。9時37分，湯普森和僚機羅伯特·奧斯卡少尉接連投雷，早有警惕的「鈴谷」號艦長木村昌夫輕鬆操艦避開，美軍隨後投下的魚雷全部落空。其間，弗拉特利率「野貓」低空向敵艦掃射以分擔防空火力。9時38分，投雷完畢的美軍機群向東南方向快速撤退。
9時17分，原下令放慢航速，試圖拉近與主力艦隊的距離。1分鐘后，「築摩」號突然再次加速，艦上高炮瞬間打響，前方「大黃蜂」號的第二攻擊機群正在快速逼近。轟炸機領隊約翰·林奇上尉在請示大隊長羅迪未果的情況下，率9架「無畏式」向「築摩」號發起俯衝。美軍的協調顯然出了問題，羅迪率2架「野貓」跟在林奇身後，魚雷機隊的9架「復仇者」卻在2架戰鬥機護航下向西北飛去。
9時26分，1顆454公斤炸彈準確命中「築摩」號艦橋，將主炮指揮儀徹底摧毀，炮長北山勝南以下軍官集體死亡。5分鐘后，另1顆炸彈落在艦橋右側，站在羅盤儀右方的艦長古村啟藏被震倒在地，副艦長廣瀨貞年、水雷長山口榮治、飛行長齋藤仁當場死亡，艦橋附近一片狼藉。完成投彈的美機無一損失，順利返航。
這一天可謂「築摩」號的倒霉日。之前里奇中尉的3架「無畏式」在向西北飛行一段距離后一無所獲，索性掉頭尋找之前發現的第八戰隊。濃煙滾滾的「築摩」號成為他們的最佳攻擊對象——美軍將之錯誤判斷為1艘「金剛級」戰列艦。里奇率隊發起俯衝，「築摩」號再次被2彈近失，其中右舷99號肋骨附近的爆炸造成艦體開裂，900噸海水洶湧灌入第三、第五號鍋爐，巡洋艦的右傾很快超過了30度。身上多處受傷的古村艱難地從甲板上爬起來，下令向左舷注水並丟棄已安放好的魚雷。雖然遭到從南雲本隊趕來的3架零戰追擊，但里奇率3架「無畏式」掠海飛行順利返航。
之前與威德海爾姆分道揚鑣的「大黃蜂」號第一波魚雷機隊在飛出一段距離后毫無發現，掉頭返航的帕克上尉再次發現了原的第八戰隊。9時51分，6架「復仇者」對「利根」號發起了進攻，其中5機成功投雷。帕克後來彙報「3雷命中」。「利根」號的運氣顯然比「築摩」號好多了，它成功避開了所有魚雷。
「大黃蜂」號第二波魚雷機飛出330公里同樣發現了阿部前衛部隊，瓦德·鮑威爾上尉並未貿然發起進攻，而是繼續朝北搜索日軍的航空母艦。搜索無果的鮑威爾同樣選擇攻擊阿部前衛艦隊。8架飛機對重傷的「築摩」號實施下滑投彈。9時50分，1顆227公斤炸彈擊中巡洋艦右舷前部魚雷發射管，爆炸將飛機彈射器和停在上邊的1架水上飛機徹底摧毀，附近4名水兵死亡。古村提前丟棄魚雷的行動挽救了「築摩」號。漢弗里·托爾曼中尉選擇向「浦風」號和「谷風」號投彈，只在海上激起了4條巨大的水柱。
美軍第一輪攻擊中，27架轟炸機和26架魚雷機分別有11架和19架對敵艦完成進攻，重創日軍「翔鶴」號和「築摩」號，損失戰鬥機、轟炸機各1架，4名機組成員陣亡，另有5架「無畏式」和1架「野貓」帶傷返航。對「翔鶴」號發起進攻的僅威德海爾姆一支機隊，其他機隊均在搜索無果的情況下退而求其次，對日軍水面艦艇實施進攻，效果不佳。和東索羅門群島海戰類似，美軍打擊機群之間缺乏協同，零散的進攻毫無章法可言。蹩腳的通信使這一問題雪上加霜，嚴重製約了美軍的攻擊力。戰後，威德海爾姆沮喪地說：「如果各中隊之間聯絡通暢，攻擊日軍航母的絕不止我們一個中隊。」
接連遭遇打擊的阿部不怒反喜——等於自己替南雲承受了打擊，此正是前衛部隊靠前部署的目的所在——有如此覺悟，阿部於5天後晉陞中將也算實至名歸。美軍機群離開之後，阿部率隊暫時北撤以躲避鋒芒。原的第八戰隊受命，迅速向主隊靠攏。現在，原最棘手的問題是如何處置遭受重創、航速大減的「築摩」號。
10時25分，原打信號給阿部，「建議在適當時間將該艦撤往特魯克」。10時52分阿部複電同意。早在阿部複電前的10時42分，阿部已派「谷風」號和「浦風」號護衛「築摩」號向西北撤退。「築摩」號的霉運還沒結束。14時27分，空中再次出現空中堡壘的巨大身影。3架B-17在3000米高空對「築摩」號實施了水平轟炸，僅1顆近失彈落在巡洋艦左前舷外50米處。經受多輪打擊的「築摩」號共192名水兵喪生，95人受傷。
在東北22公里處，金凱德目睹了「大黃蜂」號受攻的全過程。9時30分前，20架執行偵察反潛任務的「無畏式」陸續回到「企業」號。在回收完7架空中巡邏的戰鬥機后，地勤人員開始清理飛行甲板，空中尚有10架「野貓」和2架「復仇者」急需降落。
9時49分，金凱德向哈爾西發出了一封言簡意賅的電文：「『大黃蜂』號受損。」這封不太重要的電報哈爾西立即收到了，他迅速複電金凱德：「在能夠儘快和有效攻擊的位置採取行動，我部務必把每艘艦船的作用發揮到極致。」這封對具體作戰同樣不太重要的電報金凱德也收到了。他暫時沒時間理睬，目前首要任務是全力防禦日軍的進攻。
此時，發生了一個詭異事件。理查德·巴騰中尉的飛機無法在降落前丟棄魚雷。嘗試在航母上降落未果后，巴騰只好在9時55分迫降海上。「波特」號迅速上前將機組成員救起。10時02分，「波特」號的瞭望哨突然向艦長大衛·羅伯茨少校發出呼叫，一條魚雷正向驅逐艦快速逼近。阿爾伯特·波洛克上尉的「野貓」發現了噗噗冒泡的魚雷，立即掃射試圖將其引爆或引起驅逐艦注意，未獲成功。10時04分，魚雷準確命中「波特」號左舷，劇烈爆炸導致15名水兵陣亡，驅逐艦很快失去了機動能力。
在「波特」號左舷不遠處的「肖」號迅速抵前察看情況，金凱德令其處理友艦善後事宜。10時40分，「肖」號在左前舷外460米處疑似發現敵潛艇潛望鏡，隨即投下10顆深水炸彈。眼見「波特」號已無可救藥，10時58分，「肖」號接走了該艦304名水兵，並於11時19分和40分向友艦補射了2條魚雷，均未爆炸。「肖」號遂用主炮向友艦實施了13輪齊射，「波特」號在12時33分沉入大海。「肖」號直到17時35分才回到護航隊列，錯過了對日機的第三次防空作戰。
「波特」號中雷的原因戰後引起諸多爭議。美軍戰時報告及莫里森少將均認為，魚雷來自1艘日軍潛艇。事實上，交戰水域並無日軍潛艇存在。日軍有關人員在戰後接受審訊時提出，如果不是美國人主動問起，他們根本不知道有「波特」號中雷這回事兒。美軍又提出，那條魚雷可能來自「瑞鶴」號的1架飛機。事實上「瑞鶴」號魚雷機隊的攻擊在11時后才發起，「波特」號提前中雷除非它像周星星那樣實現了時空穿越。如此只剩一種可能，巴騰在迫降時無意中觸動了投雷裝置，那條他之前想方設法無法丟棄的魚雷竟戲劇性投出去了，準確命中並難得地炸響將前來營救的「波特」號擊沉——要知道後來「肖」號故意補射的2條魚雷均未爆炸。
此時，「企業」號上空雲銷雨霽，彩徹區明。9時37分，金凱德接到了古德發來的警報：「290度、65公裡外出現大批不明身份目標。」「南達科他」號於9時59分測出敵機方位為345度、56公里。10時整，「企業」號的雷達終於發現了不斷逼近的敵軍機群。金凱德立即下令展開環形防禦陣形，第十六特混艦隊以「企業」號為核心，各艦以1400～2300米距離在外圍展開。為填補「波特」號和「肖」號的防守間隙，古德令「卡寧厄姆」號於10時10分行至「企業」號右後舷補位。各艦高炮齊刷刷地昂頭指向日機來襲的方向。
空中飛來的正是「翔鶴」號第二攻擊機群。在此之前，他們已知道了「企業」號的存在。日軍通過偵聽美軍無線電，從戰鬥機引導官的頻繁呼叫中確認參戰美軍航母至少有2艘——1艘代號「收割機」（「企業」號），1艘代號「藍色」（「大黃蜂」號）。不是冤家不聚首，在圍繞瓜島進行的兩次航母對決中，「翔鶴」號俯衝轟炸機隊都準確找到了「企業」號。
本次來襲日軍38名機組成員中，有15人目睹了美軍俯衝轟炸機在中途島對「赤城」號的致命一擊，當時貝斯特上尉率領的那3架「無畏式」恰好都來自「企業」號。仇人相見，分外眼紅！10時12分，關衛發出「全軍突擊」的號令，日軍戰機成一字縱隊，背陽從「企業」號右舷猱身而上。關衛親率吉本一男第三中隊一馬當先，有馬敬一第一中隊居中，山田昌平第二中隊緊隨其後。新鄉英城制空分隊在上空一路緊隨，隨時準備粉碎美軍所有阻擊力量。
格里芬的防禦調度再次出現失誤。大部分「野貓」距航母太近，當日軍機群突入時，過度集中的戰鬥機反而無法充分施展。關衛的爬升高度是7000米，美軍「野貓」大多位於3000～4000米高度，只有2架「野貓」對殿後的山田中隊進行了攻擊，成功擊落日機1架。
讓金凱德略感欣慰的是，「企業」號和「南達科他」號在珍珠港維修時加裝了大量新型40毫米博福斯高炮。10時12分，「南達科他」號率先開火。3分鐘后，「波特蘭」號領銜護航艦隻所有高炮一起發出怒吼，在空中編織出一張熾熱稠密的死亡之網。關衛機左翼中彈起火翻滾著一頭載入大海，匆忙投下的炸彈在航母右舷外炸響，將船體炸出一個高5米、寬15米的凹坑。
關衛身後的6架日機同樣未取得命中，2架飛機中彈起火墜入「卡寧厄姆」號右舷不遠處。「企業」號像一頭髮瘋的巨獸左躲右閃，趴在甲板上的地勤人員個個被轉得暈頭轉向。有馬第一中隊從「企業」號艦尾方向發起俯衝，一等飛曹古田清人——他戰前是一位民航飛行員——運氣極佳，他在10時17分投下的炸彈落在「企業」號4號肋骨、飛行甲板中線左側2.7米處，隨後向左前方穿透甲板在其下方6米炸響。爆炸激起的巨大氣浪將1架轟炸機掀入海中，甲板上停放的10架「無畏式」或起火燃燒或被炸毀，被地勤人員迅速推入海中。戰鬥機飛行員霍華德·帕卡特一等軍士坐在飛機機翼上，條件反射般地掏出手槍向日機射光了所有子彈。山田中隊很快再次取得命中，炸彈穿過兩層甲板在第三層甲板上方爆炸，到處飛濺的彈片將40名水兵殺死。
直到此時，空中巡邏的眾多「野貓」才姍姍來遲。威廉·布萊爾中尉和戈登·巴尼斯少尉各擊落日軍轟炸機1架。在美軍戰鬥機的圍攻和高射炮火的雙重打擊下，日軍10架轟炸機被擊落，包括關衛、山田在內的20名機組成員死亡。10時30分，倖存者中軍銜最高的有馬向南雲發出電報：「攻擊結束，敵2艘航母依然健在。」返航后的有馬彙報，有6顆炸彈命中1艘敵軍航母。事實上，除「企業」號中2彈、近失1彈，僅「南達科他」號挨了1顆近失彈，1名水兵負傷。
10時30分，默里告訴金凱德：「『大黃蜂』號停車，請求戰鬥機掩護。」此時濃煙滾滾的「企業」號自顧不暇，對友艦的呼救愛莫能助。10時35分，「企業」號的雷達在330度方位再次發現不明目標，那正是「瑞鶴」號第二攻擊機群。眼看日軍機群不斷接近，10時44分，格里芬呼叫「野貓」迅速前往攔截，但顯然已經太晚了。
10時35分，今宿滋一郎發現了海上緩緩移動的「大黃蜂」號。2分鐘后，「企業」號也出現在他的視野之中。10時45分，今宿發出「全軍突擊」的號令。「瑞鶴」號魚雷機隊同樣採取了分進合擊的古老戰術：今宿率8機從右舷進攻，檮原正幸的8機從艦尾切入，繞至左舷，與今宿兩面夾擊「企業」號。
今宿以掠海3米的低空飛行，即將進入攻擊線路之時，匆忙趕到的數架「野貓」開始向日機猛烈開火，今宿飛機的左翼脫落，向右傾斜，撞海爆炸。其餘日機依然不顧死活，繼續猛衝，一等飛曹河野忠義率先投雷后側滑脫離。「企業」號及時規避，躲開雷擊，河野身後的2架日機失去角度，只好拉升以尋找合適的攻擊陣位。隨後，3架日機在「企業」號右前舷同時投雷。哈迪森艦長緊急右舵，日軍魚雷悉數落空。
二等飛曹奧山岩選擇向「南達科他」號右舷發雷，同樣被後者成功規避。鈴木仲藏的飛機尚未投雷就中彈起火墜海。10時48分，一等飛曹石原久一趕在飛機失控前將魚雷投向「南達科他」號艦尾，魚雷掠過戰列艦甲板，落在左後舷18米處，飛機則重重墜落在戰列艦前方60米的海面。
今宿第一中隊的攻擊無一命中，鑽出雨區的第二中隊同樣遭到「野貓」的攔截。1架日機中彈后搖搖欲墜，10時48分，一等飛曹木口資雄做出了一個匪夷所思的動作，突然駕機撞向附近的「史密斯」號。飛機在驅逐艦一號、二號主炮間炸成一團巨大的火球，攜帶的魚雷於10時53分在一號炮塔下方爆炸，造成28人陣亡、23人受傷。艦長亨特·伍德少校下令立即向前彈藥庫注水，並忍痛拋棄了270發127毫米炮彈和4條魚雷。失控的「史密斯」號向右急轉，「企業」號不得不緊急變向進行規避。
機智的伍德少校操艦一頭鑽入「南達科他」號艦尾，戰列艦高速行駛激起的巨大尾浪很快將「史密斯」號艦首火勢壓了下去。這一滑稽的動作將附近艦隻上的水兵都逗樂了，大家紛紛對少校的幽默報以歡呼聲和口哨聲。12時35分，艦上火勢被完全控制。後來在清理受撞現場時，意外發現一本日軍機組成員落下的筆記本。
失去攻擊角度之後，1架日軍魚雷機飛越美軍艦隊再次折返，從「企業」號正前方投雷。哈迪森再次緊急右舵，魚雷從右舷90米外一掠而過。投雷后的日機迅疾被美軍的防空炮火撕成碎片。第二中隊剩餘5機試圖從左前舷進入攻擊線路，哈迪森始終以艦尾相對，將日機投下的魚雷一一規避。2架日機當場中彈落海，另2架飛離戰場時被「野貓」擊落。3條被「企業」號避開的魚雷竟然沖向「波特蘭」號。所幸命中右舷的那條魚雷未能爆炸，「波特蘭」號大難不死。
「瑞鶴」號魚雷機隊的攻擊毫無戰果，反而付出了慘重代價。16架飛機被當場擊落9架，另有1架因傷勢過重在本隊附近迫降。48名機組成員27人喪生。戰績僅為1雷命中但未爆炸，1架自殺飛機將「史密斯」號撞傷。
日軍攻擊暫時告一段落。10時58分，「企業」號雷達突然罷工，雷達長德懷特·威廉姆斯上尉勇敢地爬上桅杆，將自己綁在上邊進行搶修。到11時20分，艦隊上空近40架飛機急需降落。11時15分，「企業」號終於恢復飛機降落作業。此時再次傳來了敵機逼近的消息。
9時45分，南雲致電近藤：「敵航母1艘火災。『瑞鳳』號無法進行飛機起降，已滅火，全速航行無問題。『翔鶴』號失去航空作戰能力，小火災，本隊正向西北撤退」。南雲在中途島就曾拋下「飛龍」號獨自撤退，雖然後來沒受到追究，但宇垣從沒忘卻此事。這次聽說南雲又要撤退，宇垣第一反應就是「這傢伙又在逃跑」。他立即打破常規，越過近藤直接向南雲發出了措辭嚴厲的督戰電報：「不要退卻！前進！攻擊！」事實上，本次「翔鶴」號退卻並不是純粹逃跑。28日15時，重傷的「翔鶴」號駛入特魯克，宇垣第一時間登艦察看。他承認南雲撤走「翔鶴」號實屬理智之舉。只要再被命中1彈，這艘航母就全完了。
但這同樣無法洗刷南雲臨陣逃脫的嫌疑。他和草鹿一直待在「翔鶴」號上，直到19時30分艦隊駛出美軍攻擊範圍才在「嵐」號重新升起將旗。在這之前，南雲等於放棄了對機動部隊的指揮。讓山本略感欣慰的是，角田的「隼鷹」號已漸漸駛入戰場。
7時，近藤收到了機動部隊偵察機發出「發現敵航母艦隊」的消息。求戰心切的角田急不可耐，下令飛行隊隨時準備出擊攻敵。在日本海軍中，常有人把猛將山口、角田和美軍的哈爾西做比較。可惜日本海軍人事制度僵化，「海兵」第四十期的山口和第三十九期的角田不可能破格得到重用。
「隼鷹」號甲板上，艦長岡田為次、飛行長崎長嘉郎分別做了慷慨激昂的戰前動員。9時05分，角田下令出擊攻敵——第一攻擊機群包括山口正夫的17架俯衝轟炸機和12架戰鬥機，指揮官就是那個業餘畫家志賀淑雄。經驗老到的志賀告誡部下，要緊緊跟住轟炸機，千萬不能擅自離隊與敵戰鬥機決鬥。「不要分開，這是命令！」9時14分，完成編隊的攻擊機群向東南方向隆隆飛去。
10時18分，近藤頒布了支援艦隊第15號作戰命令：第二航空戰隊結束對地支援任務，率驅逐艦「黑潮」號、「早潮」號取西南航向朝機動部隊靠攏，由南雲統一指揮，務必全殲美軍航母；目前對敵第二艘航母之第二攻擊隊正在準備之中；前進部隊余部由本官親自率領向敵軍進擊。近藤並不精通航空作戰，此時他將角田移交南雲指揮，不失為識大體的明智之舉。尼米茲對近藤評價頗高，在回憶錄《大海戰》中多處將南雲寫成了近藤。
10時30分，角田率「隼鷹」號及2艘護航驅逐艦駛出大隊，以24節向南雲靠攏。雖然排水量高達27000噸，但由豪華郵輪「橿原丸」號改裝的「隼鷹」號最高航速僅25.5節，與「雙鶴」差距較大。11時25分，角田致電南云：「我部將於11時30分抵達南緯6度15分、東經163度15分海域，現正以325度航向、24節航速向貴部靠攏。」10分鐘后，南雲複電：「相機行動擊滅敵2艘航空母艦。該敵11時07分位於南緯8度23分、東經166度28分海面，航向向西。」
「大和」號的山本同樣密切關注著戰場動向。13時，眼看南雲與敵軍的距離不斷拉開，擔心戰機貽誤的山本致電近藤：聖克魯斯群島以北之敵機動部隊已遭重創，一部正向南西撤退；援部隊務必捕捉該敵並予以殲滅。
可能感覺帶著完好無損的「瑞鶴」號一同撤退不太像話，12時30分，南雲下令野元為輝率「瑞鶴」號，在「熊野」號和數艘驅逐艦護航下，掉頭南下，支援角田作戰。他和草鹿則率「翔鶴」號、「瑞鳳」號繼續北撤。「翔鶴」號艦長有馬依然戰意十足，他向南雲建議：「本艦雖已無法正常發揮航母作用，卻仍可吸引敵人的火力。希望長官允許本艦深入敵陣引誘敵軍攻擊，為友艦創造攻敵機會。」一向窮酸的日軍哪敢奢侈到如此地步？其建議遭到南雲斷然拒絕。
12時23分，角田在正東方向發現了疑似南雲艦隻的桅杆。他沒有急於會合，而是在12時50分改航向110度，向南快速追擊，同時向前進部隊、機動部隊參謀長白石萬隆和草鹿發出求助電報：「請貴部以水上飛機對敵實施追蹤，及時通報詳細位置。」
角田率「隼鷹」號南下，近藤下令重整隊形。11時30分，該部以120度向東南進擊。阿部在12時下令原和西村放飛水上偵察機，沿120度搜索390公里。12時53分，近藤決定接管阿部前衛部隊，同時指示該部派偵察機對敵進行跟蹤。13時20分、25分，「鈴谷」號和「利根」號再次各放飛1架水上飛機。
交戰當日，菲奇從聖埃斯皮里圖派出14架空中堡壘支援金凱德的海上作戰。14時40分，4架B-17發現日軍1艘戰列艦和3艘驅逐艦——實際是高木第五戰隊「妙高」號、「高雄」號及護航驅逐艦「陽炎」號和「捲風」號。美軍投下的炸彈被日軍艦艇輕鬆規避。
飛出90分鐘之後，10時35分，山口正夫發現了海上幾乎靜止的「大黃蜂」號，立即晃動機翼提醒部下不能貿然攻擊。根據之前的消息，山口清楚附近海域有美軍2艘航母，率隊繼續向東北搜索。11時整，山口改航向170度，飛出10分鐘后依然一無所獲。他無奈只好掉頭折返，準備徹底終結「大黃蜂」號。此時他突然發現前方37公里處擺成輪形戰陣的第十六特混艦隊，中間那艘航母像「嘴裡叼著根骨頭」一樣半死不活地緩慢前進，那正是受傷欲撤出戰場的「企業」號，金凱德對即將到來的危險仍渾然不覺。
11時15分，山口下令「展開戰鬥隊形」。3分鐘后，偵察員石井正郎發出了「全軍突擊」的號令。山口隨即率第一中隊鑽入雲層，但志賀制空機隊以及三浦尚彥第二中隊未能跟上，日軍原擬採取的聯合攻擊再次變成了各自為戰。
早在山口第一次發現「大黃蜂」號時，「南達科他」號的雷達已在285度、83公裡外發現了來襲日軍機群。由於「企業」號雷達尚未修好，格里芬沒有收到戰列艦發來的敵情警報。11時15分，在威廉姆斯上尉的努力下，「企業」號恢復運行的雷達發現了37公裡外不斷逼近的日軍機群。
11時20分，三浦率第二中隊穿過雲層，以45度角向「企業」號艦尾發起俯衝——此時桅杆上的威廉姆斯還沒下來，這倒是高度觀摩日軍進攻的最佳位置。美軍高射炮火異常猛烈，三浦及身後2機投彈后很快中彈墜海，炸彈在航母尾流中激起了3條巨大水柱。在隨後投下的炸彈中，僅本村昌富飛曹長的炸彈獲得近失，在「企業」號左前舷炸出一塊長13.7米、高7.6米的凹陷。快速北撤的倖存日機立即陷入「野貓」的重重包圍。
第一中隊的4架飛機鑽出雲層時恰好位於「南達科他」號左前方，便將攻擊目標對準了這艘戰列艦。前3顆炸彈全部落空，第4顆炸彈準確命中一號炮塔頂部，附近2個高炮組50名炮手傷亡殆盡，在司令塔外走道上的艦長托馬斯·蓋奇上校也被炸傷。
位於「企業」號左前方的「聖胡安」號遭到加藤舜孝等5架日機攻擊。前4彈接連落空，第五顆炸彈擊中艦尾甲板在船底爆炸，導致巡洋艦艦舵卡死，只能以順時針方向在海上亂竄，附近各艦紛紛躲避。所幸並未發生撞擊，在艦長詹姆斯·梅赫爾上校的努力下，11時41分，「聖胡安」號得到有效控制。
「隼鷹」號俯衝轟炸機隊同樣付出了慘重代價。8架飛機被直接擊落，3架重傷迫降海上，19名機組成員陣亡。志賀制空隊無一損失，擊落美軍「野貓」和「復仇者」各1架。返航日機4架選擇在「瑞鶴」號降落，志賀等5人則安全返回「隼鷹」號。
日軍機群暫時退卻。權衡戰場形勢后，金凱德認為必須儘快撤出戰鬥。身邊的2艘航母全部受傷，失去動力的「大黃蜂」號傷勢嚴重。從目前情況看，日軍至少還有1～2艘完好無損的航母，下一輪空中打擊隨時可能來臨。11時35分，金凱德通知電默里並電告哈爾西：「我擬向埃法特進發，你準備好后可前往同一目標。」
「企業」號地勤人員正努力清理甲板以回收空中眾多的飛機，包括28架「野貓」、24架「無畏式」和21架「復仇者」，它們大多數燃油將盡，急需降落。11時36分，回收作業開始。隨後1小時內，「企業」號成功回收23架戰鬥機和24架轟炸機。看到一時排不上隊，羅迪中校用剩餘燃油徑直飛往努美阿。有8架魚雷機因油料耗盡迫降海上，機組成員悉數獲救。這天，第十六特混艦隊共救起21個機組計46人。連受傷的「史密斯」號也忙裡偷閒，在13時30分成功救起傑克·科普夫中尉等3人。
為儘可能騰出空間，13架加完油的「無畏式」受命飛往聖埃斯皮里圖。之後，「企業」號再次清理甲板，在15時20分回收了15架戰鬥機。此時，「企業」號「機滿為患」，共搭載了84架飛機——戰鬥機41架、轟炸機33架、魚雷機10架。15時48分，金凱德下令艦隊取107度航向、以23節向努美阿撤退。雖然金凱德撤走「企業」號的做法尚屬理智，但「大黃蜂」號上的默里肯定不會有多高興。
志賀第一攻擊波出發后，角田率「隼鷹」號以24節高速繼續向美軍逼近。11時40分，「瑞鶴」號3架零戰和「翔鶴」號1架魚雷機接連降落下來，這對角田是雪中送炭。他手中可供出擊的飛機達到了15架——零戰8架、魚雷機7架。角田打算立即放飛第二攻擊波，不給美國人以喘息之機，指揮官為剛落下來的白根斐夫大尉。
起飛之前，魚雷機分隊長入來院良秋大尉告誡手下：「第一攻擊目標是航母，第二目標是航母，第三目標還是航母，對那些戰列艦和巡洋艦就不要管了。切記，我們攻擊的目標是敵軍航母。」13時06分，白根的零戰率先起飛。7分鐘后，15架飛機完成編隊向南疾馳而去。此時，480公裡外，「北安普敦」號開始拖曳「大黃蜂」號緩緩移動。但隨著「隼鷹」號第二攻擊波的到來，這一行動已變得毫無意義。
日軍對付「大黃蜂」號的手段，猶如鬣狗對付獅子。單次攻擊力量雖然有限，卻一波接一波持續不斷，讓得不到喘息機會的對手疲於奔命，直至流完最後一滴血。15時13分，白根機群發現了海上緩慢移動的「大黃蜂」號。2分鐘后，入來院下令突擊，隨後率7架魚雷機從西北方向快速突入。美軍高炮迅速打響，正執行拖曳作業的「北安普敦」號立即切斷鋼纜，快速機動向迅速逼近的敵機開火。由於空中沒有「野貓」保護，日軍攻擊顯得越發肆無忌憚。15時23分，入來院射出的魚雷準確命中航母右舷第115號肋骨附近，劇烈爆炸導致「大黃蜂」號側傾從7度迅速增至18度，後部輪機艙被完全淹沒。雖然誘發的火災被很快撲滅，但局面顯然已無可挽回。艦長梅森下令，除航海長和損控人員外，其餘人員做好撤離準備。
入來院沒能順利逃脫，他的飛機在向上拉起時被高射炮火擊中，墜落在「北安普敦」號正前方的海面上。從隨後的攻擊來看，第一航空戰隊那些老鳥嘲笑其他航母上的同行是「小老婆生的兒子」並非沒有道理。面對沒有戰鬥機保護的靜止目標，之後6架日機投出的魚雷全部落空，橫山武雄飛曹長的魚雷機反被高射炮火擊落。
17時，白根率3架零戰與倖存5架魚雷機在「隼鷹」號上降落。其餘5架零戰在預定海域未能找到母艦，3架因油料耗盡迫降海上，2名飛行員被驅逐艦救起，另2架不知所終。日軍命中「大黃蜂」號一雷付出的代價是2架轟炸機、5架零戰以及8名機組成員。
在南雲本隊，「瑞鶴」號11時40分開始回收第一攻擊波。返航的只有4架轟炸機和2架零戰。12時30分，該艦開始回收「翔鶴」號第一攻擊隊的飛機，也只有2架零戰和3架魚雷機。「瑞鳳」號執行偵察任務的5架魚雷機也降落在「瑞鶴」號上。13時，該艦再次回收「隼鷹」號重松康弘的1架零戰。13時20分至50分，「瑞鶴」號回收「翔鶴」號第二攻擊波的5架零戰和7架轟炸機。14時至15時，再次回收第二攻擊波屬於自己的2架零戰和6架魚雷機以及「隼鷹」號3架零戰。這段時間，4架零戰、7架轟炸機和7架魚雷機因傷重或油料耗盡在附近海面迫降，機組成員悉數獲救。
「瑞鳳」號5架魚雷機的意外到來，讓艦長野元大喜過望。飛行長松本真實告訴剛降落的田中一郎：「你們來得正是時候，我們正準備派出第三波攻擊機。現在由你擔任指揮官。不過魚雷已經告罄，你們只能掛載800公斤航空炸彈。」13時15分，野元派出了第三攻擊波——僅6架魚雷機、2架轟炸機和5架零戰。
15時21分，田中再次發現了嚴重傾斜的「大黃蜂」號，它周圍環繞著3艘巡洋艦和6艘驅逐艦。4分鐘后，田中發出了「全軍突擊」的號令。2架轟炸機率先向航母右前舷發起俯衝，投出的炸彈雙雙落空。15時45分，6架魚雷機在2000米高度實施水平轟炸。1顆重磅炸彈擊中飛行甲板末端右側。日軍在攻擊中無一損失，所有飛機安全返航。
可能感覺一直後撤還佔據著指揮位置不夠義氣，15時15分，南雲同時電令角田、野元：「第二航空戰隊司令官立即接過『瑞鶴』號指揮權。」角田猜測「翔鶴」號可能傷勢嚴重，南雲已無法行使指揮權。這樣自己就成了中途島戰役最後階段的山口，必須擔負起航空作戰的全部重任。第二攻擊波起飛之後，角田立即開始組織第三波攻擊。
第一波17架轟炸機雖有5架返回，但僅2架能夠出擊。此時，志賀制空隊已開始降落。一名參謀悲傷地記錄了當時的情形：「我以憂慮的心情望向天空，相比幾小時前出發的壯觀機群，現在空中只有零星幾架飛機。飛機顛簸著在甲板上降落，每架上邊都彈痕累累。由於過度疲勞，飛行員幾乎是爬著離開駕駛艙的，很多人連話都說不連貫了。」
志賀彙報說，在離開美軍航母時，它似乎「依然活躍」，建議立即發起攻擊。一名作戰參謀問攻擊機群現在出發能否在夜間順利返航。「這不是能不能回來的問題！」志賀說，在偷襲珍珠港時他就做好了戰死準備，現在還活著等於白賺，「必須再次發起攻擊，如果有可能，請航母發出導航信號」。
因山口和三浦均未返航，倖存轟炸機飛行員中軍銜最高的是一名中尉。他就是長著一副娃娃臉的青年軍官加藤舜孝。他是3個月前來到「隼鷹」號的，平時大家都喜歡叫他「胖墩」。航空參謀奧宮在待機室里叫醒了正在睡覺的加藤：「中尉，請你再飛一次。這次由你擔任攻擊隊指揮官。」
「啊！還要再去一次？」臉色蒼白的加藤脫口而出。
「胖墩，這是戰爭！對敵人要給予致命一擊，這是為你們隊長報仇的最後機會。」同在待機室中的志賀立即幫忙做加藤的工作。聽到志賀這番話，加藤很快站了起來：「走吧！」
志賀把他認為能在暗夜中返航的人全部集中起來。「這是最後一次攻擊，」他說，「你們要按山口大尉教你們的去干，要飛到離目標儘可能近的距離上投彈。」他把臉轉向了戰鬥機飛行員：「你們千萬不能離開我。如果誰再敢擅自離開，我就直接把他打下去！」15時，13名參與最後攻擊的隊員齊聚艦橋。艦長岡本聲淚俱下，訓示「大家要做出犧牲」。隨後，加藤告訴眾人：「現在就要出發進行第三次攻擊，目標是敵航空母艦。大家要仿效指揮官的飛機做低空飛行，必須進行低空轟炸，完畢！」
15時35分，志賀駕機率先升空，依次起飛的9架飛機完成編隊後向東南進發。此時「瑞鶴」號第三波攻擊已經結束，志賀這支小機隊成為當天唯一仍在執行任務的隊伍。
16時50分，志賀發現了前方海上的「大黃蜂」號。17時，加藤發出「全軍突擊」號令。總共才4架轟炸機，「全軍突擊」聽上去似乎有些吹噓，但這已是機動部隊目前能投入的所有攻擊力量。5分鐘后，加藤率先發起俯衝，炸彈穿透艦島前方飛行甲板在機庫爆炸。不過，對「大黃蜂」號來說，此時多挨一彈也無所謂了。其餘3機投出的炸彈全部落空。「隼鷹」號發出了導航信號，18時20分，志賀率隊安全降落。至此，當天航空作戰全部結束。晚餐時，志賀、加藤等人很不開心，餐廳空出了很多椅子，倖存者面對滿桌食物無法下咽。
派「瑞鶴」號南下之後，南雲率受傷的「翔鶴」號、「瑞鳳」號一路撤向西北。黃昏時分，艦隊已完全駛出美軍攻擊範圍。草鹿看來，中途島的悲劇似乎不會重演了。南雲方意識到，作為機動部隊總指揮如此一路狂奔，脫離戰場，留下角田、野元繼續戰鬥，是不是過分了？思忖再三，南雲決定重返戰場。此時天色已晚，已沒什麼可以指揮的了。「嵐」號放出了1艘小艇，從「翔鶴」號接走了第三艦隊司令部成員。南雲身後的一名參謀手中提著一隻箱子，裡邊裝的全是南雲的勳章。19時30分，「嵐」號升起了南雲的中將將旗，掉頭快速南下，尋找「瑞鶴」號和「隼鷹」號。「翔鶴」號和「瑞鳳」號則交給有馬率領，在「初風」號和「舞風」號的護航下，以16節向特魯克撤退。
電令角田歸南雲指揮之後，近藤率前進部隊繼續向南挺進。他欲儘快與阿部前衛部隊會合，在南雲、角田摧毀敵航空力量后，通過一場水面夜戰將美軍殘部一舉殲滅。其間，通過截收「利根」號、「鈴谷」號水上飛機及角田第二、第三攻擊波發出的電信，近藤得知敵1艘航母已被打癱，附近水域有巡洋艦和驅逐艦存在，艦隊上空無戰鬥機護航。14時41分，近藤發布支援部隊第17號作戰命令，「支援部隊今晚將堅決實施夜戰以殲滅殘敵」，並提出了各部作戰要領。14時48分，近藤在向阿部通報了位置、航向及航速后要求前衛部隊迅速向自己靠攏。17時45分，高木第五戰隊已經與阿部順利會合。18時整，近藤令阿部維持現有陣形，在前進艦隊前方18公里處佔位。
19時05分，山本向參戰各部發出了聯合艦隊第355號作戰命令：「聖克魯斯群島北方之敵大部已被殲，各部應盡一切努力擴大戰果。」此時日軍艦隊的分佈為：最前方阿部前衛部隊，18公里后依次為田中第二驅逐艦戰隊，近藤第四戰隊，栗田第三戰隊，高木第五戰隊，彼此相隔4000米距離。19時45分，近藤下令改航向90度，以24節高速一路向南狂追。
15時52分，6艘驅逐艦陸續抵近，搭救「大黃蜂」號的倖存人員，到17時58分，共接走2300多人。雖然損失了心愛的戰艦，但梅森上校離艦時，拋下了一句鏗鏘有力的語言：「新『大黃蜂』號上見！」18時，默里率3艘巡洋艦、5艘驅逐艦排成單縱隊，向南撤離。第二驅逐艦中隊指揮官阿諾德·楚中校的「馬斯汀」號奉命留下處置已不可挽救的「大黃蜂」號。
敵軍正在快速逼近，楚必須在最短時間裡完成處置，追趕大隊。18時05分，「馬斯汀」號向航母左舷連續射出8條魚雷，只有3條命中爆炸。楚發現航母絲毫沒有沉沒的跡象。18時31分，他通過TBS向默里彙報了情況：「已發射所有魚雷，倒霉！」3分鐘后，默里指示：「立即挑選一個夥伴，協助你一起完成任務。」於是「安德森」號在18時41分掉頭返回，默里繼續率大隊人馬以27節高速南撤。
現在對擊沉「大黃蜂」號美軍比日本人還猴急。19時15分至30分，「安德森」號朝航母艦島以下位置又補射了8條魚雷，其中6條炸響，但「大黃蜂」號依然倔強地停在海面上遲遲不願入水。從19時38分至51分，「安德森」號向航母打出130發炮彈，之後判斷「大黃蜂」號肯定堅持不住了，兩艦在20時05分以25節撤離。20時22分，感覺不放心的楚率兩艦返回現場，再次向航母發炮239發。20時42分，美軍2艘驅逐艦以27節高速逃離——他們的滑稽表演為空前慘烈的戰場平添了一絲喜劇氣氛。
「長良」號的1架水上飛機此前已抵達這一水域，目睹了美軍自殘的全過程，並持續向近藤進行現場直播。觀看這一過程的還有「五十鈴」號的1架水上飛機。2架飛機的直播都出現了重大失誤，誤將2艘驅逐艦報為巡洋艦。接電后的近藤立即電令角田迅速攻擊撤退中的美軍殘部。當時「隼鷹」號正在回收第三波飛機，加上此時天色已晚，讓志賀和加藤第四次出擊顯然是不現實的。
先追上「大黃蜂」號的是阿部前衛部隊。20時35分，「利根」號在95度方向發現了炮火的閃光。「長良」號確認那是美軍驅逐艦在炮擊航空母艦。「高雄」號立即率「卷波」號和「陽炎」號進行追擊。事實證明雙方雖然相距不遠，但在黑夜中以水面艦艇追擊高速逃逸的同行還是非常困難的。追擊未果的「高雄」號艦長朝倉豐次只好掉頭與主力會合。
21時24分，「利根」號迫近了孤零零的「大黃蜂」號，這艘曾參與空襲東京的航母已燒成了一座熔爐。日艦一艘接一艘抵達現場，將千瘡百孔的「大黃蜂」號團團圍住，航母上熊熊燃燒的烈火將周圍的海面照得通明。眾多日軍水兵紛紛湧上甲板，緊握舷側護欄目不轉睛地盯著「大黃蜂」號，個個激動得手舞足蹈，難以自持。
很快，宇垣發來電報，希望將「大黃蜂」號拖回日本向民眾展示，以報其空襲東京的血海深仇。眼看燒得通紅的「大黃蜂」號側傾超過45度，已不具備繼續漂浮的能力，近藤遂回電「無法拖曳」，同時下令驅逐艦補雷將之擊沉。
23時，「捲雲」號和「秋雲」號受命向奄奄一息的敵艦補雷。2艦小心抵近航母左舷各發射了2條魚雷，「大黃蜂」號依然不願入水。一直到27日凌晨1時35分，先後被命中14條魚雷、8顆炸彈、369發炮彈，「大黃蜂」號才「依依不捨」地沉入南緯8度35分、東經166度43分的海底。艦上水兵亡111人、傷108人——當天恰好是美國的「海軍節」。航母沉沒時，日驅逐艦抵近，看到了甲板上的8字，確認它正是日本人切骨痛恨的「大黃蜂」號。
此前田中同樣受命追擊敵艦。因擔心附近可能有敵巡洋艦存在，近藤特意叮囑田中「如發現敵巡洋艦，請稍等」。隨著水上飛機不斷發回的搜索報告，近藤意識到除死魚一般的「大黃蜂」號附近水域已無敵艦存在。22時40分，他下令田中返航，隨後各艦召回水上飛機。27日零時整，近藤整理隊形向北返航。當天，他們先後撈起7名落水機組成員，己方3人、美軍4人。雖然被俘飛行員供述美軍參戰航母只有2艘，但日軍堅信至少有3艘。
宇垣連夜向東京發回了祝捷電報。山本同樣激動得無法入眠，乘月色在「大和」號甲板上來回踱步。回艙室后，逸興遄飛的山本了揮筆寫下了3行俳句。
近藤放棄追擊的原因是艦隊缺油，山本對此非常清楚。27日6時55分，他向近藤、南雲發出「機密第270455番電」：「依照今晨之搜索，預計已無敵艦可以攻擊，支援部隊應相機返回特魯克。」當天搜索結果表明山本的判斷準確無誤。13時13分，近藤發布命令：解除對阿部前衛部隊的指揮，「隼鷹」號暫留南雲部隊，各部依次向特魯克徐徐退卻。
9時01分，一路南下的「嵐」號終於與角田「隼鷹」號和野元「瑞鶴」號會合。南雲在「瑞鶴」號升起將旗，之後率隊向北撤退。28日7時，阿部前衛部隊歸建，各部陸續駛入特魯克軍港。
10月31日，野元在「瑞鶴」號舉行陣亡人員祭祀儀式。軍樂隊奏響哀樂，機庫中擺滿了陣亡人員的靈位。現場一個人的突然出現把所有人嚇了一跳，他就是之前早被認定已陣亡的高橋定。高橋氣憤地燒掉了為他預製的靈牌。飛機迫降之後，高橋和偵察員國分勝美在海上漂了一晝夜，奇迹般被返航油輪「玄陽丸」號救起。高橋戰後加入了海上自衛隊。
27日黎明，美軍第十六特混艦隊抵達聖埃斯皮里圖東北海域，沒了航母的第十七特混艦隊從後方漸漸靠攏。由於太平洋艦隊僅剩孤零零一艘航母，「企業」號的水兵在甲板上寫下了「ENTERPRISEVSJAPAN」的巨幅標語。6時04分，金凱德派8架魚雷機對后側半圓實施370公里搜索，一無所獲，證明身後並無追兵。10時06分，金凱德發現了18公裡外的默里艦隊。15時08分，所有船隻下半旗為陣亡水兵進行了海葬。28日，楚率「安德森」號和「馬斯汀」號順利歸建。這天唯一的好消息來自聖埃斯皮里圖，威廉·奧多中尉的「卡塔琳娜」救起了奧德海爾姆，他和斯托克利一等軍士的救生筏已漂出去46公里。
因「企業」號機滿為患，哈爾西指示駐努美阿西北通圖塔機場第二十五航空大隊立即騰出地方接納多餘飛機。隨後兩日，在大隊長蓋恩斯中校帶領下，36架「野貓」、1架「復仇者」、18架「無畏式」轉場至此。它們中的大部分後來加入仙人掌參加了瓜島後期作戰。30日8時35分金凱德率艦隊順利進港。
10月27日零時25分，綜合當天戰況，宇垣公布了日軍取得的輝煌戰績：擊沉敵航母4艘（其中「薩拉托加級」「約克城級」各1艘，新型2艘），戰列艦2艘。重創戰列艦1艘、巡洋艦3艘、驅逐艦1艘。我軍「翔鶴」號和「瑞鳳」號無法進行飛機起降，「築摩」號被炸彈命中（目前正以23節航行）。損失戰機數后報。
勝利的消息傳回國內，東京再次舉行了盛大的舉燈遊行。大本營海軍部於當天20時30分發布了戰役公告：
一、帝國聯合艦隊於10月26日黎明至夜間，在聖克魯斯群島以北海域與敵強力艦隊激烈交鋒，敵航母4艘、戰列艦2艘被擊沉，戰列艦1艘、巡洋艦3艘、驅逐艦1艘中破。敵損失飛機逾200架。
二、我方損害僅為航母2艘、巡洋艦1艘小破，但航行正常，未返航戰機40架。
三、本次海戰稱為南太平洋海戰。
公報在結尾處特意指出：美國海軍自創建以來，從未像今天這樣迎來悲慘的海軍節。
10月29日，裕仁向山本發出嘉獎電報：「本次南太平洋海戰，聯合艦隊大破敵軍艦隊，朕深嘉勉之。惟該方面戰局多舛，汝等仍須加倍努力。」在將敕令交給永野時，裕仁特意強調：「敕令后一部分是我本人對瓜島戰鬥的祝願，希望我軍能儘快奪回該島。」
南雲在本次海戰中的表現，別說山本和宇垣，就連屬盟軍的老酒都看不下去了。11月2日，他第三艦隊司令官的職務被小澤治三郎取代，第二十五航空戰隊司令官山田定義取代了草鹿的位置。南雲於11月11日棄船登岸，接替病死的谷本馬太郎出任佐世保鎮守府司令官，從此淡出戰鬥一線。之前接連打輸中途島和東索羅門群島海戰的南雲安然無恙，這次打贏了反被解職，殊可笑也。
陸軍對海軍發布的勝利公告感到極度不爽。參謀本部認為此舉是對第二師團瓜島慘敗的惡意諷刺。26日的《機密戰爭日誌》上這樣寫著：「所羅門方面陸軍戰況不佳、屢屢受挫，海軍方面卻異常順利，真是難以與之同慶。田中部長感慨地說，開戰以來從未受過這樣的恥辱。陸軍統帥部能夠體察參謀總長對天皇的忠心，但自己的苦衷無法訴說。」
金凱德在報告中坦承未擊沉日軍一艘艦隻，匯總結果：「企業」號命中敵航母2顆227公斤炸彈，2顆454公斤炸彈命中1艘「金剛級」戰列艦，1條魚雷命中1艘「愛宕級」重巡洋艦，另有1顆227公斤炸彈疑似命中該艦。「大黃蜂」號的戰績為4～6顆454公斤炸彈命中1艘「翔鶴級」航母，另有10顆炸彈擊中敵巡洋艦，擊落敵機161架，其中艦載機擊落90架，確認擊落67架，高炮擊落71架，確認擊落56架。美軍各口徑高炮炮彈、子彈消耗199671發。金凱德的報告雖稍顯浮誇，但還在合理範圍之內。
實際雙方損失是：日軍「翔鶴」號、「瑞鳳」號受傷，「築摩」號重傷，「照月」號輕傷，亡342人、傷247人。看似艦艇和官兵損失輕微，但艦載機和機組成員損失巨大：飛機損失110架——26日當天，損失95架，其中「翔鶴」號34架、「瑞鶴」號35架、「瑞鳳」號9架、「隼鷹」號17架。機組成員損失182人——26日單日，損失150人，49％魚雷機飛行員、39％轟炸機飛行員、20％戰鬥機飛行員一去不返，村田、關衛、山田、鷲見、今宿等23名飛行隊長、分隊長葬身大海。這些損失，日軍在未來相當長一段時期內無法彌補。聖克魯斯海戰是太平洋戰場最後一場航母之間勢均力敵的較量，此後日軍機動部隊再沒機會以平等身份和美軍交戰。之後20個月里，雙方再未出現航母交戰。在1944年6月最後一場航母大戰——「馬里亞納獵火雞」之役開打前，日軍機動部隊一直高掛「免戰牌」。
雖然「大黃蜂」號和「波特」號戰沉，「企業」號、「南達科他」號、「聖胡安」號、「史密斯」號受傷，但美軍艦載機和飛行員損失較少。陣亡266人中只有機組成員22人，被俘4人，損失艦載機67架。如果「隼鷹」號能和「雙鶴」並肩作戰，就能發揮更大效力，如此則「企業」號危矣！如果「企業」號及艦載機都到海底與「大黃蜂」號做伴，聖克魯斯海戰將是美軍徹頭徹尾的完敗，剛剛重出江湖的哈爾西躲過一劫。
雖然在海戰中戰術失利，但從戰略而言，美軍並未失勢。第十七軍島上攻擊失利使聯合艦隊取得的勝利黯然失色。亨德森機場牢牢控制在美軍手中，他們依然握有瓜島海域的制空權。戰役之後，日軍機動部隊基本喪失了進攻能力，駐拉包爾、卡維恩、布因等地，已極度虛弱的基地航空部隊，不得不繼續實施遠距離、收效甚微的護航或空襲，勝利天平已逐漸向盟軍傾斜。在給華盛頓的報告中，尼米茲上將寫道：「在本次遭遇戰中，我們以較東索羅門群島海戰更大的代價，擊垮了日軍航母艦載機大部，從而不僅有助於我們抵擋目前他們針對瓜島的攻勢，還為日軍被迫以航母航空兵力被極度削弱或匱乏的狀態參與11月13日至15日的決戰（瓜達爾卡納爾海戰）創造了有利條件。」
一向吹毛求疵的莫里森少將也對本次海戰做出了積極評價：「我們知道，日本人會比以前下更大的決心去奪回瓜島。好吧，讓他們放馬過來，聖克魯斯海戰已經為美國贏得了寶貴的增兵和防備時間。」
美國歷史學家埃里克·赫梅爾的總結更加客觀：「聖克魯斯海戰日本獲勝，但這場勝利令他們失去了贏得戰爭的最後希望！」