"威爾斯親王"號的尾舵被炸壞，左舷兩個螺旋槳大軸發生故障，其中一個脫位，井把艦殼捅了一個洞。海水通過破洞湧進艦內。艦上的機械設備有一半遭受破壞，艦尾重型高射炮也無法射擊。不久，它向左橫傾13度，航速減了10節，喪失了機動能力：
目睹旗艦的慘狀，坦南特更加盼望英國空軍戰鬥機能前來把他們從危境中解脫出來。如若再進行幾次精確的魚雷攻擊，這兩艘主力艦就在劫難逃了。坦南特意識到旗艦的通信聯絡係統已遭破壞，用無線電向新加坡告急的責任已落在他的肩上。於是他利用戰鬥間歇，再次向新加坡發送了告急電報。
此時由高橋勝作大尉指揮的魚雷攻擊編隊又到達了攻擊上空。高橋擺動機翼，下令開始攻擊，機群降低飛行高度，打開引擎油門朝著2艘巨艦俯衝下去。甲板上火光閃閃，海麵豎起的水柱形成一道巨壁，這是火力強勁的艦炮射擊所形成的防禦網，想藉此以擊落魚雷攻擊機隊。高橋中隊依平時訓練分成兩隊攻擊。高橋駕駛的飛機從左舷對準"反擊"號的艦體中央衝下去。巨艦越來越近，立即發射魚雷，可以清楚地看到甲板上穿著白製服的水兵正拚命射擊，槍彈劃過機身發出尖銳的聲音。然而"反擊"號又成功地進行規避，一條條魚雷恰好從它的兩舷側旁穿過。一反擊"號艦長坦南特上校自豪地向殘破的旗艦"威爾斯親王"號發出旗語信號："反擊"號未受重傷。我艦已成功地規避了18條魚雷。
10分鍾後，專門用來攻擊艦隊的鹿屋航空隊一式陸上攻擊機隊26架，又加入了戰場。按計劃，第1中隊攻擊第1號艦，第2中隊攻擊第2號艦，第3中隊則視情況參加攻擊受損程度較輕的軍艦。
第3中隊隊長壹歧春記大尉在看到"威爾斯親王"號在原地打轉時，判定它已受重傷，並且接著它又被3條魚雷擊中，便率領第3中隊加入了第2中隊攻擊"反擊"號的行列。15架魚雷轟炸機同時從15個不同的方向進攻，使得坦南特艦長根本無法看清魚雷的航跡，更無法轉舵利用蛇行規避疾馳而來的魚雷。15枚魚雷中有14枚命中目標。連續的爆炸形成的衝擊波猛烈地震盪著"反擊"號。"反擊"號一會左傾，，會有斜，傾斜度不斷增大，艙內機械到處都在斷裂，大量海水湧進，很快失去浮力。5分鍾後，坦南特意識到他的軍艦已無法倖存，在軍艦傾斜40度的情況下，他一手抓住欄杆，一手將麥克風舉到嘴邊，強忍著悲痛用顫抖的聲音說：
"艦員們，你們都已表現得十分出色，我由衷地感謝你們。現在就請你們各人照看自己吧！上帝保佑你們。"接著他下令棄艦。8分鍾後，"反擊"號沉沒。在這8分鍾內，796名官兵以使人震驚和令人難以相信的鎮靜和秩序，跳入水中，在油汙的海水中保全了性命。而另外513名官兵在等待驅逐艦前來搭救時，被傾覆的艦體壓入水中，有的當場被淹死，有的則在跳向大海時落入了軍艦的煙囪之中。坦南特上校本人有幸死裏逃生，被水兵從水中搭救上來。
"威爾斯親王"號中了3條魚雷之後，當海水湧進艙內時，它反而被扶正了。菲利普並未意識到，軍艦暫時恢復平衡隻不過是一種迴光返照而已。
日機最後一次攻擊開始了。負責給予"威爾斯親王"號最後一擊的是昨夜幾乎要誤炸"鳥海"的美幌航空隊武田大尉率領的8架飛機。今天各機都攜帶了500公斤的穿甲炸彈。武田大尉判斷"威爾斯親王"號的速度是6海裏，瞄準後大叫一聲：一投！"除了有一枚炸彈未投下外，其餘的7枚向"威爾斯親王"號當頭落下。有2枚炸彈穿透甲板，在艦體內爆炸，烈焰頓時騰空而起。漸漸地，傾斜的後甲板離海麵僅僅隻有1米了，重油向海麵流出。突然間，"威爾斯親王"號速度停滯，左橫傾急劇增大，在連續發出一陣驚天動地的巨響之後，號稱世界上最精銳的戰艦露出了它的紅色的艦底，從艦尾垂直插入海中。時間是下午1時20分，東京時間2時50分。長達2小時的激戰結束了。
日本飛機離去了，它們沒有多餘的炸彈或魚雷來攻擊驅逐艦，甚至沒有多餘的機槍子彈來掃射驅逐艦正在救援的倖存者。幾分鍾之後，5架航速緩慢的"水牛"式英國飛機才遲遲從新加坡趕到，他們正好目睹了"威爾斯親王"號的翻沉。
在這次日機突襲中，英國有840名官兵喪命，其中包括英國遠東艦隊司令菲利普海軍上將。而日本艦隊的損失微乎其微：3架被擊落，1架著陸時撞毀，2架受重傷，25架受輕傷。
10日晨，邱吉爾在倫敦的寓所接到了第一海軍大臣語無倫次、聲音愴然的電話："首相，我不得不向您報告，威爾斯親王號和反擊號都被日本飛機炸沉了。湯姆·菲利普已經淹死。"
"你確信這是真的嗎？"
"毫無疑問，閣下。"
邱吉爾痛苦地放下話筒。他後來寫道："在整個戰爭過程中，我從沒有受到過比這次更為直接的打擊……。我在床上翻來覆去，這一消息使我不寒而慄，毛骨悚然。"
消息傳到"長門"號，艦上一片歡騰。山本五十六終於以他的實戰，證明了他一向主張的"航空優先"的觀點是正確的。雖然在這之前，他就對自己精心策劃的偷襲珍珠港行動一舉擊沉美軍4艘戰列艦感到滿意，但卻不感到自豪，因為作為一名有著強烈的道德觀念的日本武士，他認為自己的艦隊在美國睡熟時進行偷襲的行為並無光彩之處。而這次作戰，是雙方對等的在公海上的決鬥。他排除眾議，堅持用自己親手培養起來的航空兵對世界上最精銳的軍艦進行了無情的打擊和毀滅性的攻擊，從而宣告了海戰史上空中打擊時代的到來。如果說珍珠港的襲擊證明飛機可以擊沉靜止的軍艦，那麽此戰則無可爭議地證明，大型戰列艦主宰海洋的時代一去不復返了，從此以後，這些龐大的海上堡壘，隻有在航空母艦戰鬥機提供強有力掩護的時候，才能成為有效的海上武器。對此，山本沒有理由不感到高興，他在"長門"號上宴請用了10打啤酒。一位參謀討好地對他說："長官，這回該封你為男爵或元帥了。"
目睹旗艦的慘狀，坦南特更加盼望英國空軍戰鬥機能前來把他們從危境中解脫出來。如若再進行幾次精確的魚雷攻擊，這兩艘主力艦就在劫難逃了。坦南特意識到旗艦的通信聯絡係統已遭破壞，用無線電向新加坡告急的責任已落在他的肩上。於是他利用戰鬥間歇，再次向新加坡發送了告急電報。
此時由高橋勝作大尉指揮的魚雷攻擊編隊又到達了攻擊上空。高橋擺動機翼，下令開始攻擊，機群降低飛行高度，打開引擎油門朝著2艘巨艦俯衝下去。甲板上火光閃閃，海麵豎起的水柱形成一道巨壁，這是火力強勁的艦炮射擊所形成的防禦網，想藉此以擊落魚雷攻擊機隊。高橋中隊依平時訓練分成兩隊攻擊。高橋駕駛的飛機從左舷對準"反擊"號的艦體中央衝下去。巨艦越來越近，立即發射魚雷，可以清楚地看到甲板上穿著白製服的水兵正拚命射擊，槍彈劃過機身發出尖銳的聲音。然而"反擊"號又成功地進行規避，一條條魚雷恰好從它的兩舷側旁穿過。一反擊"號艦長坦南特上校自豪地向殘破的旗艦"威爾斯親王"號發出旗語信號："反擊"號未受重傷。我艦已成功地規避了18條魚雷。
10分鍾後，專門用來攻擊艦隊的鹿屋航空隊一式陸上攻擊機隊26架，又加入了戰場。按計劃，第1中隊攻擊第1號艦，第2中隊攻擊第2號艦，第3中隊則視情況參加攻擊受損程度較輕的軍艦。
第3中隊隊長壹歧春記大尉在看到"威爾斯親王"號在原地打轉時，判定它已受重傷，並且接著它又被3條魚雷擊中，便率領第3中隊加入了第2中隊攻擊"反擊"號的行列。15架魚雷轟炸機同時從15個不同的方向進攻，使得坦南特艦長根本無法看清魚雷的航跡，更無法轉舵利用蛇行規避疾馳而來的魚雷。15枚魚雷中有14枚命中目標。連續的爆炸形成的衝擊波猛烈地震盪著"反擊"號。"反擊"號一會左傾，，會有斜，傾斜度不斷增大，艙內機械到處都在斷裂，大量海水湧進，很快失去浮力。5分鍾後，坦南特意識到他的軍艦已無法倖存，在軍艦傾斜40度的情況下，他一手抓住欄杆，一手將麥克風舉到嘴邊，強忍著悲痛用顫抖的聲音說：
"艦員們，你們都已表現得十分出色，我由衷地感謝你們。現在就請你們各人照看自己吧！上帝保佑你們。"接著他下令棄艦。8分鍾後，"反擊"號沉沒。在這8分鍾內，796名官兵以使人震驚和令人難以相信的鎮靜和秩序，跳入水中，在油汙的海水中保全了性命。而另外513名官兵在等待驅逐艦前來搭救時，被傾覆的艦體壓入水中，有的當場被淹死，有的則在跳向大海時落入了軍艦的煙囪之中。坦南特上校本人有幸死裏逃生，被水兵從水中搭救上來。
"威爾斯親王"號中了3條魚雷之後，當海水湧進艙內時，它反而被扶正了。菲利普並未意識到，軍艦暫時恢復平衡隻不過是一種迴光返照而已。
日機最後一次攻擊開始了。負責給予"威爾斯親王"號最後一擊的是昨夜幾乎要誤炸"鳥海"的美幌航空隊武田大尉率領的8架飛機。今天各機都攜帶了500公斤的穿甲炸彈。武田大尉判斷"威爾斯親王"號的速度是6海裏，瞄準後大叫一聲：一投！"除了有一枚炸彈未投下外，其餘的7枚向"威爾斯親王"號當頭落下。有2枚炸彈穿透甲板，在艦體內爆炸，烈焰頓時騰空而起。漸漸地，傾斜的後甲板離海麵僅僅隻有1米了，重油向海麵流出。突然間，"威爾斯親王"號速度停滯，左橫傾急劇增大，在連續發出一陣驚天動地的巨響之後，號稱世界上最精銳的戰艦露出了它的紅色的艦底，從艦尾垂直插入海中。時間是下午1時20分，東京時間2時50分。長達2小時的激戰結束了。
日本飛機離去了，它們沒有多餘的炸彈或魚雷來攻擊驅逐艦，甚至沒有多餘的機槍子彈來掃射驅逐艦正在救援的倖存者。幾分鍾之後，5架航速緩慢的"水牛"式英國飛機才遲遲從新加坡趕到，他們正好目睹了"威爾斯親王"號的翻沉。
在這次日機突襲中，英國有840名官兵喪命，其中包括英國遠東艦隊司令菲利普海軍上將。而日本艦隊的損失微乎其微：3架被擊落，1架著陸時撞毀，2架受重傷，25架受輕傷。
10日晨，邱吉爾在倫敦的寓所接到了第一海軍大臣語無倫次、聲音愴然的電話："首相，我不得不向您報告，威爾斯親王號和反擊號都被日本飛機炸沉了。湯姆·菲利普已經淹死。"
"你確信這是真的嗎？"
"毫無疑問，閣下。"
邱吉爾痛苦地放下話筒。他後來寫道："在整個戰爭過程中，我從沒有受到過比這次更為直接的打擊……。我在床上翻來覆去，這一消息使我不寒而慄，毛骨悚然。"
消息傳到"長門"號，艦上一片歡騰。山本五十六終於以他的實戰，證明了他一向主張的"航空優先"的觀點是正確的。雖然在這之前，他就對自己精心策劃的偷襲珍珠港行動一舉擊沉美軍4艘戰列艦感到滿意，但卻不感到自豪，因為作為一名有著強烈的道德觀念的日本武士，他認為自己的艦隊在美國睡熟時進行偷襲的行為並無光彩之處。而這次作戰，是雙方對等的在公海上的決鬥。他排除眾議，堅持用自己親手培養起來的航空兵對世界上最精銳的軍艦進行了無情的打擊和毀滅性的攻擊，從而宣告了海戰史上空中打擊時代的到來。如果說珍珠港的襲擊證明飛機可以擊沉靜止的軍艦，那麽此戰則無可爭議地證明，大型戰列艦主宰海洋的時代一去不復返了，從此以後，這些龐大的海上堡壘，隻有在航空母艦戰鬥機提供強有力掩護的時候，才能成為有效的海上武器。對此，山本沒有理由不感到高興，他在"長門"號上宴請用了10打啤酒。一位參謀討好地對他說："長官，這回該封你為男爵或元帥了。"