“企業”號消防官兵立即進行搶修，不到10分鍾，大火便被控製住，機件得到調整，彈洞得到修補。
不料，半個小時後，又有14架日軍魚雷機衝破美機攔截，低空向“企業”號逼近。這14架魚雷機和剛剛攻擊完畢的那24架轟炸機，是於8時22分由日軍航空母艦“瑞鶴”號和“翔鶴”號上起飛的。按照計劃，這兩個機群應該協同進行攻擊，但轟炸機早到半個小時，沒等魚雷機群到達便投彈了。魚雷機群在飛抵目標前受到美軍戰鬥機截擊，被擊落6架。
這是一次前赴後繼的殊死攻擊。1架日機在距離海麵150米的高度上中彈墜毀，餘者仍頑強進擊，結果又有4架中彈起火，剩下的9架分成兩隊，從航空母艦兩舷投放魚雷。隻見9枚魚雷飛濺著泡沫向“企業”號的左右舷撲來。
身經百戰的哈迪森艦長操縱著巨艦靈活地躲閃，成功地進行了躲避，竟未中一雷。正當大家鬆了一口氣之際，突然，在空中的美機飛行員波拉克發現海麵上有一條可怕的魚雷航跡，徑直指向距“企業”號不遠的警戒驅逐艦“守門人”號。波拉克立即向飛竄的魚雷開火，企圖摧毀這枚魚雷。但為時已晚，“守門人”號被魚雷擊中，很快就沉沒了。
波濤滾滾，硝煙彌漫，一場海空大戰，殺得難解難分。
危機還未過去，不到100海裏處，還有一大群日本轟炸機和戰鬥機正在迅速逼近。這是從近藤的先頭部隊中唯一的1艘航空母艦“隼鷹”號起飛的攻擊隊，包括17架俯衝轟炸機，由襲擊珍珠港時建立功勳的誌賀淑雄大尉率領12架戰鬥機護航。驕陽當空，海麵上翻滾的白浪清晰可見。11時20分，誌賀淑雄發現1艘大型航空母艦。這艘航空母艦像“嘴裏叼著根骨頭”一樣，不死不活，緩慢地前進。這就是受傷正逃離戰場的“企業”號航空母艦。此時，這艘曆盡磨難的巨艦對已經來臨的危險渾然不覺。
頃刻間，一場大戰又開始了。日機冒著高射炮火網向“企業”號俯衝。高射炮不斷在四周開花。日機一而再、再而三地翻筋鬥，不斷降低高度。“企業”號成功地避開了13次攻擊，僅被命中一彈。
數架日機又蜂擁撲向戰列艦“南達科他”號和巡洋艦“聖胡安”號。兩艦各中一彈。“企業”號趁亂奪路逃走，退出了戰場。
激戰之後，海空出現了短時間的沉寂。日本航空母艦“翔鶴”號與“瑞鳳”號中彈最多，失去戰鬥力。美軍航空母艦“大黃蜂”號與“企業”號也遍體鱗傷。
中午時分，近藤命令沒有受傷的日軍航空母艦“隼鷹”號和“瑞鶴”號繼續南下，追擊美艦。13時15分，“隼鷹”號派出15架飛機進行搜索和攻擊，正遇上美巡洋艦“諾思安普敦”號拖著“大黃蜂”號在慢悠悠地撤退。6架魚雷機立即貼著水麵飛去。“諾思安普敦”號巡洋艦長一見情形危急，下令砍斷拖索，滿舵轉向，閃避魚雷。這樣，“大黃蜂”號被孤零零地扔在一邊，幾乎一動不動地呆在水麵，成為日機攻擊的靶子。
日機連續投彈，1枚魚雷擊中“大黃蜂”號右舷艦身。火光一閃，接著是“噝噝”聲，緊接著傳來悶雷一樣的響聲。“大黃蜂”號甲板立即裂開了大口子，燃料油像噴泉一樣湧了出來，水兵們沿傾斜的甲板滑入海中。右舷傾斜很快，後部輪機室開始進水。艦長隻好下達了棄艦命令。
這時，6架日軍戰鬥機和4架轟炸機對“大黃蜂”號進行最後一次攻擊。它們在美國水兵搶著離艦時，又成功地在“大黃蜂”號飛行甲板上命中一彈。
“大黃蜂”號已經無可救藥，美驅逐艦“麥斯廷”號與“安施森”號發射了16枚魚雷，以加速其沉沒。16枚魚雷中共有9枚命中航空母艦，但“大黃蜂”號仍然漂浮在水麵上。此時，日軍的“瑞鶴”號、“隼鷹”號正迅速從後麵逼近，形勢萬分危機，美艦又匆忙向“大黃峰”號發炮。至此，“大黃蜂”號龐大的艦體已百孔千瘡，但它仍然倔強地不肯入水。40分鍾後，日軍前衛群到達，見已無法拖帶，又加射了4枚魚雷。
10月27日淩晨35分，這艘曾經首次轟炸東京的航空母艦沉入海底。
27日下午，山本五十六發來電報，命令艦隊全部撤回特魯克島。
根據飛行員及乘員的報告，南雲和草鹿估計，最少打沉美軍2艘巡洋艦、1艘驅逐艦、3艘航空母艦。
中途島戰役的仇算是報了，日本五十六海軍暫時取得了瓜達卡納爾周圍的製海權。
山本五十六得知戰果後，非常高興，無法入睡，乘著月色在“大和”號的甲板上來回踱步，為取得的勝利而歡欣鼓舞。
裕仁天皇非常重視這次勝利，特意給山本發來敕令，表彰聯合艦隊的“勇敢戰鬥”。在把敕令交給海軍軍令部總長永野時，天皇說：“敕令後一部分是我本人關於瓜達卡納爾戰鬥的祝願。那裏，日美兩軍正在激戰。另外，對帝國海軍來說是一個重要基地。希望我軍能盡快奪回該島。”
實際上，日軍為這一勝利付出的代價是昂貴的。日本人隻擊沉擊傷美航空母艦各1艘，擊沉美驅逐艦2艘，輕傷美戰列艦、巡洋艦和驅逐艦1艘，擊毀美機74架。但同時，日軍有2艘航空母艦、1艘巡洋艦受重創，而飛機的損失高達92架。這些訓練有素、實戰經驗豐富的飛行員，是短時間內難以補充的。最重要的是，經此一戰，日本大本營精心製定的陸海空聯合進攻並占領瓜島的計劃再次流產了。
美軍雖然在海戰中受到損失，尼米茲仍然感到一些安慰。瓜島上的陸軍士兵和海軍陸戰隊員挫敗了日軍的進攻，亨德森機場仍在美軍手中。尼米茲給範德格裏夫特發去一封嘉獎電：
收到你們在島上的戰鬥捷報，我們大家感到歡欣鼓舞。謹向前線的陸戰隊員及固守陣地並反攻奪回防線的陸軍部隊，表示衷心的感謝。我們相信，隻要你們團結一致，一定能打敗敵人，取得作戰的最後勝利。