在美机攻击&ldo;瑞凤&rdo;号之前,南云就得到了美军舰队正确位置的报告,遂于五时二十五分起飞21架轰炸机、20架鱼雷机和21架战斗机,共62架飞机向美舰飞去。
金凯德接到发现日军报告后,五时三十分命令&ldo;大黄蜂&rdo;号出动第一攻击波,15架轰炸机、6架鱼雷机和8架战斗机,共29架,六时&ldo;企业&rdo;号出动第二攻击波,3架轰炸机、8架鱼雷机和8架战斗机,共19架,六时十五分&ldo;大黄蜂&rdo;号起飞第三攻击波,9架轰炸机、9架鱼雷机和7架战斗机,共25架,先后向日军飞去。
日美双方的攻击机群正巧在途中相遇,起初双方互不理会,突然12架日军战斗机出列,迅速抢占有利高度,冲向美军第二攻击波的飞机,随即爆发了空战,美军损失鱼雷机、战斗机各3架,日机则损失4架。
六时四十分,美舰雷达发现一批飞机正在逼近,但和己方的出击机群航向一致,一时分不清敌我。等到辨清敌我,日机离母舰已不到50海里,&ldo;企业&rdo;号迅速躲入附近的雷雨区,未被日机发现,而在晴朗阳光下的&ldo;大黄蜂&rdo;号则成为日机集中攻击的目标,尽管美军在空中有38架战斗机掩护,但由于&ldo;大黄蜂&rdo;号的战斗机引导官缺乏经验,将战斗机部署离母舰太近,还来不及上升到一定高度,日机就已经临空了,七时十分轰炸机先开始俯冲,有一枚炸弹命中,在飞行甲板后部爆炸,还有一架轰炸机被防空火力击伤后,一头撞在飞行甲板上,机上所携的两枚炸弹一起爆炸。随后,鱼雷机开始攻击,有两条鱼雷击中机舱。接着又被三枚炸弹击中,还有一架起火的日机撞在舰上,伤势严重,机舱进水,电力中断,通讯断绝,舰体四处起火,开始倾斜,失去机动能力。日机离去后,舰员迅速扑灭了大火,由&ldo;诺思安普敦(北安普敦)&rdo;号巡洋舰拖曳着返航。
就在日机攻击&ldo;大黄蜂&rdo;时,美机也对日军发起了攻击,七时三十分第一攻击波的15架轰炸机到达日军舰队上空,尽管遭到了日军战斗机的拦截,被击落、击伤各2架,但其余飞机突破成功,向南云的旗舰&ldo;瑞鹤&rdo;号俯冲投弹,&ldo;瑞鹤&rdo;一边以全部防空火力对空射击,一边竭力规避,美机以200米高度从舰首方向进入,投弹命中率较高,&ldo;瑞鹤&rdo;号连中四弹,飞行甲板、机库、炮塔都被炸起火,通讯中断,南云只得将指挥部转移到&ldo;岚&rdo;号驱逐舰。而第一攻击波中的6架鱼雷机与轰炸机失去联系,未能找到日军航母,就攻击了日军的&ldo;铃谷&rdo;号巡洋舰,但未击中。
美军的第二攻击波因为途中遭遇日军攻击机群,发生过空战,队形被打乱,分为两队,一队3架轰炸机攻击了日军&ldo;雾岛&rdo;号战列舰,另一队4架鱼雷机攻击了&ldo;筑摩&rdo;号巡洋舰,都没命中。而第三攻击波也没找到日军航母,攻击了机动部队的战列舰编队后返航。
六时四十五分,日军起飞第二攻击波,&ldo;翔鹤&rdo;号出动19架轰炸机和5架战斗机,&ldo;瑞鹤&rdo;号出动了16架鱼雷机和4架战斗机。八时许飞临美军舰队上空,见&ldo;大黄蜂&rdo;号已经烈焰冲天,浓烟滚滚,就转而攻击&ldo;企业&rdo;号,&ldo;企业&rdo;号和伴随的&ldo;南达科他&rdo;号战列舰都装备有大量四联装40毫米机关炮,而且使用最新式的对飞机具有极大杀伤力的近炸引信炮弹,防空火力很强,&ldo;翔鹤&rdo;号的机群首先发起攻击,在俯冲时就被击落一大半,只有两弹命中&ldo;企业&rdo;号,一中飞行甲板,一中机库,此外还将&ldo;史密斯&rdo;号驱逐舰击伤。随后&ldo;瑞鹤&rdo;号的鱼雷机群投入攻击,但在攻击前就被美军的战斗机和防空炮火击落了7架,余下的9架从左右两侧对&ldo;企业&rdo;号实施鱼雷夹击,都被&ldo;企业&rdo;号规避。就在日机攻击时,日军伊-21号潜艇也乘火打劫,将&ldo;波特&rdo;号驱逐舰击沉。
日军前进部队通过侦察机的报告知道美军舰队的位置后,近藤于七时十四分命令&ldo;隼鹰&rdo;号航母起飞17架轰炸机和12架战斗机前去攻击。到达美舰队所在海域发现&ldo;大黄蜂&rdo;号已烟火弥漫,奄奄一息,便转而准备攻击附近的巡洋舰,就在将要发起攻击时,忽然见另一艘航母从雨区驶出,正是&ldo;企业&rdo;号,日机随即向&ldo;企业&rdo;号发起攻击,此时天空中布满云层,在一定程度上遮蔽了日机向&ldo;企业&rdo;号的接近,美军利用刚才两次空袭的间隙集中了两艘航母的战斗机全力保护&ldo;企业&rdo;号,日机刚钻出云层开始俯冲就遭到了凶猛的拦截,攻击队形完全被打乱,还被击落了8架,当日机好不容易突破拦截准备攻击时却找不到&ldo;企业&rdo;号了,只好攻击&ldo;南达科他&rdo;号战列舰和&ldo;圣胡安&rdo;号巡洋舰,这两舰各中一弹,受了轻伤。
至中午时分,日军已经取得了很大战果,但自身损失也不小,近藤决定调整部署,以利再战,命令受伤的&ldo;瑞凤&rdo;号和&ldo;翔鹤&rdo;号北撤,前进部队和机动部队的两支战列舰编队向南搜索,以扩大战果,&ldo;隼鹰&rdo;号和&ldo;瑞鹤&rdo;号在战列舰编队后面跟进,负责提供空中支援。