十點三十分，一架接替b-17的sbd偵查/轟炸機報告，發現了驅逐艦保護下的兩艘「直通甲板」特徵明顯的「航母」。但這架sbd沒能降低高度，就遭到四架零戰的圍剿失去聯絡。有戰鬥機護航，還是「直通甲板」，哈爾西判斷這肯定是日本「航母」，所以立即下令早就蓄勢待發的攻擊機群出發。
列剋星敦級和日本加賀號一樣，都是利用「海軍假期」前的戰列巡洋艦艦體改裝而成，標準排水量38746噸，滿載排水量43400噸。此次出來均搭載了39架f4f野貓、40架sbd無畏式俯衝轟炸機和21架tbd蹂躪者式魚雷機。
撇開12架偵查的sbd，哈爾西手裡還有110架攻擊機。所以他一邊召回偵查的sbd，同時派出兩波總計88架的攻擊機群（28架f4f野貓、42架sbd、18架tbd）。他沒有將攻擊機都釋放出去，是因為威克島倖存的f4f「野貓」和b-17彙報，日本戰鬥機並沒有向發現航母的位置飛。他意識到，西面還有兩艘航母！所以兩波攻擊機群離開後，又將剩餘的全部36架攻擊機（20架sbd、16架tbd）和16艘f4f「野貓」，編為第三攻擊波去進攻西面的兩艘日本航母，還決定等收回11架偵查的sbd後，也投入到西面。
等三波攻擊機群離開後，此時航母上空僅剩16架護航和18架在甲板上等待起飛攔截的f4f，所以他又下令艦隊做好防空準備，還讓戰列艦編隊加速靠過來。但十分鐘後，不知什麼原因他又取消了讓戰列艦編隊過來的命令，居然讓菲奇少將率艦隊向西北運動，做好戰列艦交戰準備。後來據他自己說，他當時覺得日本戰列艦應該在兩支航母中間，也就是西北角的位置，因為擔憂金剛級戰列艦會利用高速接近航母，才這樣下令的。而且當時馬里蘭號和田納西號已經在東面五十海里的地方，完全可以保護菲奇少將的右翼安全。
但無論如何，這個決定是錯誤的！因為從雙方的戰列艦運動軌跡看，菲奇少將向西北運動後，恰好將右翼暴露在還沒被發現的南雲的炮口下。馬里蘭號和田納西號雖然從航向看保護在右翼，但日本戰列艦速度更快，連大和號都能跑出26節，所以兩個編隊之間形成了一個大缺口。
哈爾西的攻擊機群離開後不到十五分鐘，日本偵察機也發現了兩艘列剋星敦和正在向西北運動的四艘戰列艦，南雲得到訊息後，先讓冢原派零戰來保護，然後讓四艘金剛加速攔截美軍戰列艦，自己率大和號和兩艘利根級重巡跟在後面，但日本偵察機同樣沒發現靠近的馬里蘭號和田納西號。
鑑於上兩次海戰中暴露出的戰鬥機不如對方，數量也不足的劣勢，這次出來，冢原重新調整了艦載機配置。每艘蒼龍級都攜帶26架零戰、24架九九艦爆、18架九七艦攻。兩艘翔鶴級是30架零戰、30架九九艦爆和28架九七艦攻，重點加強戰鬥機，保持艦爆的同時，適當減少艦攻魚雷機。這樣做雖然會使航母攻擊能力下降，但自衞和爭奪制空權的能力卻能提高不少。而且他還利用四個月的調整期，為四艘航母加裝了大量25毫米高炮，雖然這種改裝只是應急很不徹底，佈局更是雜亂無章，但確實增加了一點火力密度。
「跟在我們的後面，擊沉他們！」
參加過琉球海戰和馬里亞納海戰，總計擊落四架閃電的巖本澈三中佐綁著白帶，面色極其嚴峻的從每一架攻擊機身邊走過，向座艙裡的夥伴握拳鼓勵後，才鑽入自己的零戰，狠狠地關閉座艙。「起飛！」隨著一聲大喝，146架攻擊機在組成三個編隊，在44架零戰的保護下，全部衝向兩艘列剋星敦級航母！隨後第四批的38架零戰也帶著42架攻擊機向美國戰列艦編隊衝去。
有人要問，日本四艘航母總計才112架零戰，一下子派出82架，還有12架在保護南雲編隊，剩餘18架根本不夠保護四艘航母。這裡冢原使用了一個小花招，後手就是正在回來的西澤廣義等人的33架零戰。前面就說了，西澤廣義他們都是參加過馬里亞納海戰，都有在航母降落的經驗，所以冢原從一開始，就打算用他們加強防空能力。而且他也沒想到，美國的f4f「野貓」居然比中國閃電差很多，還能剩下33架。唯一擔心的是，西澤廣義他們都已經飛了兩小時，體力嚴重下降，是否能發揮出保護好四艘航母的重任還很難說。
冢原優秀的航母戰術和艦載機分配能力，在這一刻完全展現出來，其對航母和艦載機的深刻了解，從失敗中吸取經驗的速度，絕不比世界任何一名航母指揮官差。而且在他接任第一航空艦隊後，還重用柴田武雄和山口多聞這些本來被邊緣化的航空派。如果不是中國海軍的快速突襲，導致不到一個月就六艘航母，中日海軍鹿死誰手恐怕還有不少波折。
十一點零五分，西澤廣義率33架零戰甩開追兵，分別降落在四艘航母上。日本海軍空勤人員僅用半小時，就重新為飛機加滿油，裝好子彈，大口大口嚼著巧克力和魚肝油的飛行員根本沒下飛機，又被重新推到起飛線上等待命令。
十分鐘後，保護兩艘「航母」的10架零戰遭遇到哈爾西的首批攻擊機群，面對28架護航f4f野貓，為吸引美國攻擊機，日本飛行員放棄自身安危，冒著f4f的猛烈火力，全力進攻攻擊機。在他們的亡命下，有9架美國攻擊機在進入艦隊防空圈前被擊落。但他們的數量畢竟太少，所以剩餘的51架美軍攻擊機爭先恐後的向兩艘「航母」衝去。
sbd俯衝時的呼嘯聲尖銳刺耳，一枚枚炸彈不斷在機動的兩艘「航母」和護航艦四周炸開。和琉球海戰一樣，首次參戰的美軍飛行員也完全沒發揮出實力，一連十幾枚炸彈和魚雷都沒傷到兩艘「航母」，直到十分鐘後第一枚炸彈擊中目標艦艏，才讓兩艘「航母」瞬間露出真面目。從艦艏快速蔓延到艦艉的表層火海，讓美軍飛行員目瞪口呆……
「該死！我們上當了！離開這裡，離開！」指揮攻擊機群的奧爾特中校立刻意識到不妙，但此時已經有25架攻擊機投下了炸彈和魚雷。
此時，列剋星敦號發來訊息，說偵察機在北面發現日本戰列艦編隊，所以他果斷放棄進攻，讓沒炸彈的飛機先回去，自己率領剩餘23架f4f野貓和35架攻擊機向南雲飛去。但問題是，列剋星敦號沒有告訴他，菲奇少將的四艘戰列艦也在北面。所以當他們發現菲奇少將的戰列艦編隊時，差點將炸彈扔下去！等再三確認是自己人時，冢原二四三的第三攻擊波因為距離近，也趕到了艦隊上空！
38架零戰，瞬間發現了在美國戰列艦上空徘徊的f4f「野貓」和攻擊機群，於是毫不猶豫的衝向對方！f4f「野貓」也發現了零戰，但問題是零戰後面還有42架九九艦爆和九七艦攻。考慮到戰列艦的安全，美軍飛行員不得不先進攻日本攻擊機群。同樣，零戰飛行員也知道，象徵日本民族的大和號就在不遠，所以也放棄和f4f較量，全力獵殺美軍攻擊機。雙方的138架戰機，就在四艘美國戰列艦上空激烈絞殺，慘烈的戰鬥場面，讓美國戰列艦上的很多水兵都不忍再看。
日機出現的同時，菲奇少將就暗暗猜到這次戰鬥恐怕有危險，於是下令立即規避，但還是有不少日本攻擊機突破f4f「野貓」的封鎖，衝入艦隊防空圈。
和火力極其密集的中國艦隊相比，現在的美國艦隊防空火力只能說略高於日本，並沒有達到琉球和馬里亞納那樣，一口氣能對付四五十架攻擊機的程度。對那些參加過琉球海戰，見識過變態的中國艦隊防空火力的日本精銳飛行員來說，此刻居然有種花園散步的感覺。交戰不到五分鐘，賓夕法尼亞號戰列艦就首先吃到一枚800公斤航空炸彈。
為確保一擊致命，冢原這回真的是絞盡腦汁，把國內不多的800公斤穿甲彈都全部搬上艦隊。作為老式戰列艦，賓夕法尼亞號的水平裝甲根本擋不住800公斤航彈，炸彈命中舯部後，鑽入電力裝置艙，導致失去百分之七十電力。見到自己的戰列艦被擊中，美軍飛行員更著急，尤其是奧爾特中校率領的攻擊機群，眼看著對方就在西北不遠，卻被38架零戰追得七零八落，不斷有飛機被擊落。與琉球海戰一模一樣的首戰緊張，害慘了美軍，戰鬥經驗更老道的日本戰機不斷突破f4f「野貓」的攔截，將一枚又一枚炸彈和魚雷射向菲奇少將的艦隊。
就在賓夕法尼亞號吃到炸彈的同時，得知上當的哈爾西還來不及調整，也遭到了進攻。襲擊來自轟炸完威克島的11架日本九六陸攻。面對笨重、自衞火力差的日本轟炸機，f4f「野貓」相當輕鬆，但他們並不知道，其實這批轟炸機連一顆炸彈都沒有，完全是冢原丟擲拖住哈爾西的誘餌。讓美軍吃驚的一幕出現了，為拖住美國護航戰鬥機，兩架自知毫無生機的轟炸機竟然高速俯衝，徑直衝向了航母！雖然最終沒撞到航母，但卻撞上了薩拉託加號左面的鹽湖城號重巡洋艦。一噸多汽油和撞擊時的衝擊力，葬送了鹽湖城號，不到幾分鐘整個甲板都濃煙滾滾，艦長和水兵們奮力滅火，依然無法挽救它，最後不得不下令棄艦。
日本飛行員的瘋狂，讓美國水兵遍體身寒，這才知道戰爭並不像他們想象的那麼輕鬆！經歷兩場慘烈海空大戰，損失慘重的日本，並不是一推就倒的破牆，反而通過戰爭鍛鍊，變成了一隻嗜血可怕地猛獸。此時的第七特混艦隊，就像是穿金戴銀，學了點皮毛功夫，帶著一大堆打手的闊少爺。而冢原根本就是那個已經被打得只剩下一條爛命的土匪，絞盡腦汁下黑手，什麼絆馬索、金湯三角釘、鐵指套等等全用上了，最後還塞了包生石灰放在口袋……交手後，不等打手反應，先撒石灰，然後飽以一頓王八拳再說。
更糟的是，黑色煙團為一直在尋找航母的巖本澈三提供了座標。明尼阿波利斯號重巡雷達發出警告的同時，30架零戰和66架攻擊機組成的第一攻擊機群，已經殺氣騰騰衝了過來。
面對失誤，哈爾西一邊下令34架f4f「野貓」全力攔截，一邊將偵查收回，完成掛彈補充的最後11架sbd派往西面，攻擊冢原的航母。
此時，冢原的兩艘翔鶴級航母，也已經遭到威克島剩餘b-17和哈爾西的第三波的聯合進攻。從埃尼威托克環礁起飛，降落在四艘航母上的西澤廣義等人成為了這場大海戰的救星。原本哈爾西的第三攻擊波數量就不足，只有16架f4f和36架攻擊機，經驗質量都不佔上風的情況下，一下要面對51架零戰的拼死攔截，結果可想而知。
最後美軍只有12架攻擊機完成投彈，不過炸彈還是擊中了瑞鶴號艦艏。僥倖的是，炸彈只穿透了敞開式艦艏後就發生爆炸，炸飛了艦艏飛行甲板，內部只有輕傷。保船思想作祟下，冢原立即派八架零戰和驅逐艦，保護瑞鶴號向北單獨撤退，但這個命令卻葬送了瑞鶴號。
相比冢原，哈爾西真的！
f4f「野貓」雖然很英勇，美軍飛行員也被鹽湖城號的慘烈激起滿腔怒火，但他們的對手，同樣是眼睛通紅，自知此戰不勝、國家必亡，已經無路可退被逼到牆角的惡狼！
巖本澈三率30架零戰竭盡全力阻擋向攻擊機群衝去的f4f野貓時，日本攻擊機飛行員也發揮出了開戰之初的精準命中率。不到二十分鐘，列剋星敦號就吃到四枚炸彈和兩枚魚雷，薩拉託加號也被三枚炸彈和一枚魚雷擊中。沒等哈爾西緩過勁來，後續兩波14架零戰就帶著86架艦爆和艦攻再次出現在航母上空……
下午一點三十五分，冢原的前三波攻擊機群以損失37架的代價，徹底葬送了列剋星敦號和薩拉託加號！總計有十七枚炸彈和九枚魚雷分別命中兩艦。即使是戰列巡洋艦改裝的，即使美國軍艦向來重視防護，也不可能承受如此巨大的破壞。十分鐘後，列剋星敦號首先傾斜，然後薩拉託加號失速艦艏快速下沉。除兩艘航母和被轟炸機撞擊已經放棄的鹽湖城號外，彭薩科拉號、明尼阿波利斯號、菲尼克斯號、火奴魯魯號和海倫娜號五艘輕重巡洋艦也遭不同程度損傷。其中彭薩科拉號、明尼阿波利斯號、火奴魯魯號和海倫娜號四艘先後沉沒或起火，面對艦隊的慘狀，哈爾西和第七艦隊的軍官們欲哭無淚，只能下令棄艦，並讓自己的驅逐艦向已經無法挽救的航母和巡洋艦發射魚雷……
下午兩點十分，菲奇少將這邊已經看不到一架戰機。美軍攻擊機幾乎被全殲，只有17架f4f「野貓」倖存。因為得知兩艘航母無法挽救，已經燃油耗盡的「野貓」不得不向威克島撤退。而靠著飛行員的英勇和厚厚裝甲，勉強擋住攻擊波後，菲奇少將也清楚，如果不立即逃走，恐怕整支艦隊都會交代在這裡。所以狠心丟下受創嚴重速度，已經不足15節的賓夕法尼亞號，讓它自行突圍，自己率領剩餘三艘戰列艦和五艘巡洋艦全速向東，試圖匯合馬里蘭號和田納西號後，一起向珍珠港撤退。
但沒等看到馬里蘭號，四艘金剛級已經出現在撤退的航道上。
「開火！」
金剛號艦長，田中賴三大佐下令開火的同時，馬里蘭號和田納西號已經悄悄接近他的右翼。但大和號戰列艦也同樣以26節，一點點拉近和金剛級的距離。
同時，哈爾西最後派出的11架sbd俯衝轟炸機得知航母沉沒的訊息，面對如果繼續進攻，將無法確保回到威克島的威脅，普里斯上尉和全體飛行員決定，找到敵人然後繼續投下炸彈！他們的勇敢，獲得了回報。
兩點三十分，單獨撤退，只有八架零戰和幾艘驅逐艦護航的瑞鶴號航母，出現在他們的機翼下……