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。