由於情況緊急，最後幾架飛機還沒離開甲板，草鹿就下令讓第二波攻擊隊盡快跟上。以往，草鹿從未緊張過。今天，由於在中途島的失利仍記憶猶新，他站在艦橋上不耐煩地朝“翔鶴”號甲板上的軍官喊叫，要他們動作快點。他從望遠鏡中看到“瑞鶴”號的動作更慢，焦急地跺起腳來，命令信號旗手打旗語問：“為何延誤？”
他從艦橋這邊走到那邊，直到第二波攻擊隊的12架魚雷轟炸機、25架俯衝轟炸機、16架戰鬥機全部飛上天空為止，他才鬆了口氣。草鹿連一架戰鬥機也沒留下來，既然已決定投入戰鬥，就要全力以赴。“敵人來了，就拿起長矛，”他喃喃自語道，“拿什麼都行！”
日艦載機剛剛離艦，美軍第三偵察機組聽到第二機組的報告，便隱蔽飛臨南雲艦隊上空。7時40分，斯特朗中尉和歐文駕機向輕型航空母艦“瑞鳳”號襲來。“瑞鳳”號迅速調頭規避，同時放出濃濃的煙幕。但仍被兩枚500磅的炸彈命中。艦尾立即起火，飛行甲板也被炸開一個直徑15米的大洞。幸而艦上飛機大多數已經出擊，損失不很嚴重，可這艘航空母艦已無力投入戰鬥了。
美特混艦隊發起空中攻擊的時間比日軍晚20分鍾。7時30分，“大黃蜂”號上的15架轟炸機、6架魚雷機、8架戰鬥機相繼騰空。8點整，“企業”號上的3架轟炸機、8架魚雷機、8架戰鬥機也紛紛離艦。8時15分，“大黃蜂”號上又有9架轟炸機、9架魚雷機、7架戰鬥機咆哮升空。三組機群顧不上編成戰鬥隊形，匆忙踏上了進擊日本航空母艦的征途。
途中，日美雙方攻擊機群相遇，一場空中大戰爆發了。由於雙方的目標都是航空母艦，因此雙方都不敢戀戰。雙方一直保持隊形，繼續朝各自的目標飛去。後來，日機再也受不了這個引誘，當即出列搶占高度優勢。美機也毫不示弱，迅速投入空戰。日機首先擊落由“企業”號起飛的3架戰鬥機，擊傷1架，然後轉向魚雷機，再次擊落3架美機。日機也遭受傷亡，有4架戰機隕命。由於雙方肩負著重大使命，因此很快脫離了廝殺，各自奔向更大的獵物。
日軍空中攻擊群出發較早，首先抵達攻擊目標。8時40分，美艦收到有日軍飛機接近的報告，但雷達兵對在同一方位上的目標，難於分清敵友，到8時57分才辨認明白。金凱德得到雷達核實的報告時，日本的第一批俯衝轟炸機離他已不到50海裏。遲疑了片刻後，他才派出“野貓”式戰鬥機去截擊敵機。
8時59分，日本轟炸機快速衝來，“企業”號見勢不妙，急忙避入雷暴雨中，暫時脫險。而暴露在晴朗處的“大黃蜂”號卻成了蜂群般的日機吞噬的獵物。
此時，擔任“大黃蜂”號空中戰鬥巡邏的有38架戰鬥機，均由“企業”號航空母艦引導。引導官是新手，飛機配置得太近、太遲，至9時6分才進入陣位，當美軍戰鬥機發現日機時，日機已經開始俯衝了。
危急之中，“大黃蜂”號和它的警戒艦隻的防空炮火發揮了威力，炮彈在天空中編織出一張密集的火網，日機一架接一架在“網”上碰得粉身碎骨，有的則拖著長長的尾巴栽入海底。但是，日機進攻的勢頭絲毫沒有減弱。9時10分，日軍轟炸機開始集中轟炸“大黃蜂”號，一顆炸彈落在飛行甲板附近，另兩顆雖然炸歪，卻傷了艦身。一架日軍飛機被美軍炮火擊傷後，實施自殺性攻擊，故意駕機向煙囪俯衝，筆直地栽倒在飛行甲板上。隻聽“轟隆”一聲巨響，機上所帶炸彈一起炸響，艦麵上立即爆發出一團驚人的烈焰，灼熱的大火和煙雲頃刻間吞沒了航空母艦。
幾分鍾後，日軍魚雷機從後方低空掠來，攻擊機飛得很低，兩枚魚雷打進“大黃蜂”號主機室，發生爆炸，整個艦身為之一動。電線和消防泵悉遭破壞，海水浸入鍋爐艙，主機停止，“大黃蜂”號踟躕一陣，停了下來，隨即，艦身開始傾斜。正當它無能為力地漂在海麵上時，又一群日軍飛機飛過來，肆無忌憚向冒著黑煙的艦身掃射。隨即又投下3枚500磅的炸彈。一度威風凜凜的“大黃蜂”號頓時變成了一座燃燒的地獄，爆炸聲此起彼伏，強大的氣浪把艦麵的飛機掀翻到大海裏。
不到10分鍾，“大黃蜂”號淹沒在大火中。巡洋艦“諾思安普敦”號立即趕來，拖著“大黃蜂”號以3節的航速逃離戰場。
9時30分，繼續進行搜索的美轟炸機群終於發現日航空母艦“翔鶴”號和“瑞鳳”號。“瑞鳳”號因中彈仍在冒煙，“翔鶴”號立即成了主要被攻擊的對象。
日軍的戰鬥機立即向美機攻擊，美軍轟炸機被擊落2架，其餘11架美軍轟炸機不顧猛烈的高射炮火，以一列縱隊向南雲的旗艦俯衝。隨著1顆1000磅的炸彈在艦上爆炸，草鹿頓時覺得艦身抖動。接連又是幾下爆炸，飛行甲板上燃起熊熊烈火。
“是不是又一次中途島戰役？”草鹿用顫抖聲音向輪機室喊話。
回答是：“有4顆炸彈命中左舷飛行甲板，2顆命中尾部升降機附近。飛行甲板被破壞，航速降到21節。”
說話間，“翔鶴”號已經被大火吞沒，艦上的大炮也被打啞了。由於艦上裝備了先進的火控係統，才沒有遭到更大的損失。此時，由於通訊聯絡係統失靈，草鹿決定把艦隊司令部轉移到1艘驅逐艦上去。他命令舵手掉頭駛出危險區，撤出戰鬥。此次轟炸，使“翔鶴”號在以後整整9個月無法參加戰鬥。
幾百海裏外，當海風把天空中的熱帶雨雲趕跑，“企業”號便暴露在光天化日之下，它的好運氣也隨之煙消霧散了。9時27分，日軍從截聽到的美軍無線電話中，知道還有1艘美軍航空母艦在附近海區。43架日本俯衝轟炸機和魚雷機立即向金凱德的艦隊飛去。
10時2分，為“企業”號擔任警戒的“波特”號驅逐艦，被日軍潛艇發射的魚雷擊中，洶湧的海水灌進了兩個鍋爐艙，另1艘驅逐艦急忙趕去救援，接走艦上的人員後，將其擊沉。因而，在日機進攻之前，“企業”號的警戒幕中就少了兩艘驅逐艦。10時9分，由24架日軍轟炸機編成的1個機群飛臨“企業”號上空，即“大黃蜂”號遭難後1小時，美國在太平洋上的最後1艘航空母艦也遇到與“大黃蜂”號同樣的厄運。
發現來襲的日機後，為“企業”號護航的戰列艦“南達科他”號立即奮起還擊，高射炮火將大部分俯衝的日機打得淩空爆炸。但日機仍然不顧死活地冒著炮火，發出刺耳的尖叫，連續不斷俯衝攻擊，不斷投下重磅炸彈。“企業”號像1頭發瘋的巨鯨左躲右閃。然而，仍有兩枚炸彈直接命中“企業”號，一股濃煙從艦首升降機後部衝天而起，隨風逐漸擴大，很快籠罩了飛行甲板，艦員傷亡很大。另有1枚炸彈在艦身附近爆炸，毀壞了渦輪機的主鈾承。