但是什麼也沒看見，中國空軍來襲的情報是由大孤山港的日本陸軍登陸部隊傳到聯合艦隊的，登陸日軍在西邊設立了防空觀察哨，顯然，現在中國空軍距離日本聯合艦隊主力還有一段距離。
趁著這個工夫，海岸上的那幾具炮兵觀測氣球被日軍降了下去，以免遭到中國戰鬥機攻擊。
「留下反潛艦隊保護運輸船隊，其它軍艦航向外海。」
東鄉平八郎的命令很快傳達下去，所有的軍艦都拉響了警報，軍艦上所有能夠派上用場的防空武器都被利用起來，就連水兵也被分發了步槍，準備朝天空集火『射』擊。
五分鐘後，東鄉平八郎在望遠鏡裡看見了第一架飛機，然後是第二架、第三架、第四架、第五架、第六架……西北的天空中密密麻麻，全都是中國空軍的飛機，遮天蔽日一般，氣勢洶洶的向大孤山東部海面撲來。
這個景象確實讓東鄉平八郎很受震撼，他第一次直觀的體會到了什麼叫做「制空權」，而且終於明白為什麼旅順遭空襲之後，那位日本「關東都督」福島安正會在第一時間拍電報回日本，要求立即擴大航空工業的規模了。
「閣下，我們還有幾架水上飛機，可以讓它們起飛，截擊支那空軍。」
一名參謀提出了建議，但是東鄉平八郎並不打算接受，區區幾架水上飛機，即使升空迎戰，也不過是飛蛾撲火而已。
不過，東鄉平八郎不打算派飛機迎戰中國空軍突擊機群，並不代表其他人也這麼冷靜，就在東鄉平八郎用望遠鏡觀察中國空軍突擊機群的時候，一艘重巡洋艦將搭載的兩架水上飛機吊到了海面上，並很快起飛了，航向正是西北。
「八嘎！一群馬鹿！如果日本軍人都是有頭無腦的笨蛋，還要戰略家做什麼？」
東鄉平八郎非常惱火，不過既然那兩架水上飛機已經起飛，那麼就不可能再將它們召回來了，只能眼睜睜看著那兩個笨蛋飛行員如同飛蛾撲火一般撲向中國空軍突擊機群。
「嗡……嗡……」
天空中發動機的轟鳴聲越來越清晰，軍艦甲板上的軍官和水兵都目瞪口呆的看著那支越來越近的中國空軍航空編隊。
「噠噠噠……噠噠噠……」
天空中很快就傳來航空機槍清脆的點『射』聲，飛在高空的中國空軍戰鬥機迅速撲了下來，只眨眼工夫，那兩架自不量力的日本水上飛機就被擊中起火，幾乎毫無還手之力，拖著黑煙向海面栽去，一架落在了海面上，另一架則一頭栽到了沙灘上，變成一團明亮的火球，讓軍艦上的許多日本軍人目瞪口呆。
這場海空大戰就這麼拉開了帷幕。
看見中國空軍突擊機群既沒有轟炸大孤山的日本陸軍部隊，也沒有轟炸港口附近停泊的日本運輸船隊，東鄉平八郎立刻明白過來，對方的目的很明確，中國空軍突擊機群的目標就是日本聯合艦隊。
「命令！所有戰隊分成小組，加速離開近岸，在外海組成環狀防空隊形。」
東鄉平八郎下達了命令，多數日本軍艦調轉船頭，以最大速度向東航行，準備組成防空陣形，這是前幾天東鄉平八郎剛剛與參謀們琢磨出來的防空陣形，這是第一次實戰檢驗。
「潛艇！潛艇！左舷！左舷！」
「河內」號戰列艦主桅上的瞭望兵突然衝著通話筒大聲喊了起來，很快，參謀將這個訊息傳達給了東鄉平八郎。
東鄉平八郎舉起望遠鏡，向左舷望去，但是什麼也沒有看見，現在陽光強烈，海面上波光粼粼，很難判斷是否是水兵過於緊張而產生了錯覺，也可能是那艘潛艇已經再次下潛到了海面之下。
「驅逐艦繼續監視海面，其它軍艦執行防空作戰！」
東鄉平八郎再次強調了任務分工，由於過於緊張，他的手心全是汗，已經將那副薄棉白手套浸溼，脖子上的汗也將衣領浸得溼透，但是東鄉平八郎卻渾然不覺。
終於，中國空軍的突擊機群飛抵聯合艦隊主力上空，並立即投下了炸彈。
「嗖」
「轟！」
「嗖」
「轟！」
航空炸彈帶著淒厲的尖嘯從一千公尺高空落下，海面上頓時如同沸騰了一般，到處都是爆炸，雖然多數炸彈落到了海里，並沒有命中軍艦，但是僅僅這個景象就已經讓甲板上的那些準備防空的日本水兵驚慌失措了。
這僅僅只是中國空軍突擊部隊的第一波攻擊，更讓人驚駭的攻擊還在後頭，當輕轟炸機扔下炸彈之後，緊接著，那些護航的戰鬥機就撲了下來，背對太陽，從五百公尺的高度開始投擲輕型炸彈，同時用機關槍向軍艦的甲板上瘋狂掃『射』。
日本聯合艦隊同時開始了反擊，艦隊裡僅有的幾門高『射』炮開始向高空發『射』炮彈，與此同時，軍艦上的所有機關槍都抬起了槍口，向天空中撲下來的中國戰鬥機『射』擊，好不容易恢復了秩序的水兵們也在軍官的指揮下以步槍向空中開火『射』擊，一時之間，這海面上槍炮聲不絕於耳。
「噠噠噠……噠噠噠……」
「轟！……轟！……」
中國的戰鬥機在這密集的彈雨中橫衝直撞，一些戰鬥機被子彈擊中，發動機開始冒煙，少數飛機拖著黑煙栽到了海面上，但是凌厲的攻勢絲毫沒有減弱。
隨後，中國空軍的中型轟炸機也飛了過來，投擲下了重磅炸彈，少數炸彈命中了軍艦，海面上的硝煙更濃烈了。
正如東鄉平八郎擔心的那樣，在中國空軍發動空中攻勢的同一時間，那些早已潛伏在附近海域的中國潛水艇開始渾水『摸』魚，空軍攻擊發起之後不過兩分鐘的時間，第一顆魚雷就從潛水艇的魚雷發『射』管裡發『射』出去，一艘日本驅逐艦成了這顆魚雷的犧牲品，在劇烈的爆炸聲中，斷成兩截沉入了海底。
「命令艦隊，改變環形隊形，加快速度，向遠海航行！」
東鄉平八郎再次更改了命令，他很清楚，潛水艇在海面之下航行時速度很慢，根本跟不上水面艦艇，只要艦隊以「之」字形航線前進，就能有效躲避魚雷攻擊，不過這樣一來，原本的環形防空隊形就派不上用場了，軍艦不得不走直線，而在這一過程中，極有可能遭到空軍炸彈攻擊。
東鄉平八郎必須冒這個險，相比轟炸機，他更擔心潛艇，軍艦吃了一顆炸彈，或許不會沉沒，但是如果吃了一顆魚雷，即使不沉沒，也會遭到重創。
東鄉平八郎的決策是正確的，他將日本聯合艦隊的損失降到了最低，不過即使如此，這場海空大戰仍然給日本聯合艦隊造成了不小的損失，兩艘驅逐艦沉沒，兩艘重巡洋艦被航空炸彈命中，雖然沒有沉沒，但是軍艦甲板的上層建築受損嚴重，值得慶幸的是，這次空襲，中國轟炸機並沒有投擲航空魚雷。
中國空軍的損失也是巨大的，戰鬥結束之後，海面上到處都可以看見戰鬥機、轟炸機的殘骸，此次空襲，中國空軍突擊部隊共損失作戰飛機二十餘架，陣亡飛行員二十餘名，墜毀飛機的倖存飛行員漂浮在海面上，直到潛水艇將他們救走。
由於擔心運輸船隊安全，東鄉平八郎不敢走遠，戰鬥結束兩個小時之後，他又率領聯合艦隊返回了大孤山港，但是看見的卻是滿目瘡痍。
就在日本聯合艦隊主力在鹿島附近海域與中國的空軍、潛艇糾纏的那段時間裡，幾艘中國海軍的近岸潛水艇突破外圍反潛警戒線，悄然『摸』到了大孤山港，對那些停泊在港內、港外的日本運輸船進行了魚雷攻擊，與此同時，從另一個方向過來的中國重型轟炸機部隊也飛抵港口上空，投擲了大量重磅炸彈和航空魚雷，並對登陸的日本陸軍部隊進行了轟炸。
中**方的一招「聲東擊西」，共擊沉日本運輸船十五艘，擊傷六艘，大量軍用品隨船沉沒，登陸日軍的後勤補給岌岌可危。