10時55分，"列克星頓"號的雷達發現在距離68海裏處有大股敵機從東北方向飛來。兩艦開始轉向頂風，讓留在飛行甲板上的全部飛機升空。總共有17架戰鬥機起飛迎戰，但隻有3架在日攻擊機航路上攔截日機。日攻擊機遂分成三個機群，其中兩個是魚雷機群，一個是轟炸機群，開始攻擊。
美軍的兩艘航空母艦本來同在一個環形警戒序列中，為了避免日機的攻擊，分成了兩隊，護航艦隻也隨之一分為二。這雖然是為了減少損失，但由於兵力分散，削弱了防禦火力，顯然有利於日機的攻擊。
最先遭到攻擊的"約克城號在巴克馬斯特艦長的親自操縱下，成功地躲閃了從海麵上飛竄而來的魚雷，不料卻被一顆從空中墜下的重磅炸彈穿透了飛行甲板。炸彈在下麵的儲藏間裏爆炸，當場炸死37人，炸傷多人，艦內起火，破壞相當嚴重，所幸的是航行能力和航空作戰能力未受影響。不過比"約克城號噸位大、機動性能差的"列克星頓"號的運氣卻沒有這樣好了。日本攻擊機冒著艦麵上密集炮火，從兩舷對"列克星頓"進行了多方向的攻擊。"列克星頓"雖多次進行規避，但捉襟見肘，難以應付。艦長謝爾曼說道："第一批魚雷在艦尾旁過去了，我趕快轉舵迎著第二群飛機航行。但是這個機群從兩舷投雷，我們就很難對付了。……記得當時我看見有兩條魚雷從左舷向我馳來，但我沒有任何辦法規避它們。"
11時20分，一條魚雷擊中"列克星頓"號左舷前側。劇烈的爆炸使那裏噴出一股夾著海水的巨大火舌，連整個"列克星頓"號都猛然抖動起來。少頃，幾乎在同一位置又中了一條魚雷。
緊接著，日轟炸機開始了攻擊。一枚重磅炸彈正好落在左舷前炮位三門127毫米高炮中間，把那裏的炮火全部炸啞，炮位上的人也大都被當場炸死。隨即另一枚炸彈又命中了煙囪，艦麵碎片橫飛，血流遍地，其狀慘烈。
整個攻擊持續不到10分鍾。11點30分，日機攻擊結束。日本飛行員自信地報告說："敵兩艘航空母艦已被擊沉，一艘戰列艦或者是巡洋艦被擊傷！"
此時"列克星頓"號已有6處起火，左舷隔艙進水，造成7度橫傾。幸虧損管人員奮力搶救，不到1小時，"列克星頓"號消除了橫傾並以25節的速度與艦隊保持相對位置。有一顆炸彈的落點離艦尾很近，曾使3台主鍋爐暫時停止工作，經過1個小時的搶修，16台主鍋爐也全部工作正常。
然而正當"列克星頓"號繼續向北疾駛時，12點47分，損管中央部位突然發生了一次猛烈的爆炸。20分鍾後，又爆發了一連串震撼艦體的巨響。最初還以為是延遲爆炸的炸彈在作怪，但很快就發現，原來是艦上幾十個汽油艙在魚雷爆炸時受到破壞，溢出的極易揮發的汽油蒸氣著火，造成了爆炸。氣浪把堅固的鋼製水密門和艙口蓋沖毀，水線以下幾層甲板全被打通，氣流通過破口自由流竄，烈火越燒越旺。爆炸的頻率和強度不斷增加，加劇著這艘大艦的損害程度。
艦內爆炸摧毀了電話交換台和一些話筒，全艦的通訊聯絡受到破壞，軍艦的航行開始受到幹擾。13點20分，主電纜被燒毀，由艦橋控製的電動舵失靈。控製軍艦的唯一辦法隻有使用駕駛室裏的手操舵輪。艦橋與駕駛室之間，由人建立起一條隔著四層甲板的100多米長的活"線路"，用口頭傳遞艦長下達的命令。
14點30分，又一次猛烈爆炸毀掉了鍋爐艙和機艙的通風係統，鍋爐艙的氣溫一下子上升到攝氏70度，人員開始眩暈以致休克。16點，謝爾曼艦長下達了鍋爐熄火和放棄機艙的命令。當16台巨型主鍋爐裏的高壓蒸氣從煙囪排放時，排氣的長嘯聲如同翻江倒海，更增加了無窮的恐懼氣氛。不久，螺旋槳停止轉動，失去控製的巨大艦體如同一條死魚一樣漂在水麵上，隨波逐流。
存放在機械車間的20顆450公斤的炸彈和48條魚雷，隨時都有可能發生毀滅性的爆炸。17點，謝爾曼艦長下達了棄艦命令。撤離工作在悲痛、隆重的氣氛中有條不紊地進行，自始至終沒有任何生靈遭損，據說連謝爾曼的狗也平安離艦。謝爾曼艦長對全艦進行了最後一次徹底巡查，確信除216名死者外，全部人員均已撤離，才最後一個攀下繩梯。
18點30分，"列克星頓"號又發生了一次大爆炸，顯然是大火引爆了那些重磅炸彈和魚雷。衝擊波把停在甲板上的整架飛機和大塊鋼鐵結構拋向幾十米的高空，巨大的火柱夾著黑色濃煙和白色蒸氣直衝雲霄。19點15分，弗萊徹命令艦隊重新集中，向南轉移，並命令"菲爾普斯"驅逐艦將熊熊燃燒的"列克星頓"號最後炸沉。當"菲爾普斯"號連放4枚魚雷炸沉"列克星頓"號時，體格健壯、皮膚黝黑的船艦員"都像年輕姑娘一樣或嚎啕大哭，或默默流淚"。
海空攻擊剛一結束，戰局顯然對日軍有利，因為雖然日本的"翔鶴"號受重傷，但"瑞鶴"號還完好無損，而美國的兩艘航空母艦卻是一沉一傷。倘若高木繼續進攻，美艦隊將麵臨全部被殲的命運。但在這緊要關頭，高木中將對即將到來的夜晚感到不安，決心停止第二次攻擊，暫時脫離敵人，專注於燃料的補充和飛機的整修。在臘包爾的第4艦隊司令井上成美中將也認為日本方麵保存下來的航空兵力不足以掩護攻擊部隊抗擊敵岸基飛機的攻擊，進同意高木的請求，於8日17點左右下令艦隊停止攻擊，脫離敵人。接著他又下令推遲莫爾茲比港攻擊作戰，命令臨時北撤待機的運輸船隊返回臘包爾。
美軍的兩艘航空母艦本來同在一個環形警戒序列中，為了避免日機的攻擊，分成了兩隊，護航艦隻也隨之一分為二。這雖然是為了減少損失，但由於兵力分散，削弱了防禦火力，顯然有利於日機的攻擊。
最先遭到攻擊的"約克城號在巴克馬斯特艦長的親自操縱下，成功地躲閃了從海麵上飛竄而來的魚雷，不料卻被一顆從空中墜下的重磅炸彈穿透了飛行甲板。炸彈在下麵的儲藏間裏爆炸，當場炸死37人，炸傷多人，艦內起火，破壞相當嚴重，所幸的是航行能力和航空作戰能力未受影響。不過比"約克城號噸位大、機動性能差的"列克星頓"號的運氣卻沒有這樣好了。日本攻擊機冒著艦麵上密集炮火，從兩舷對"列克星頓"進行了多方向的攻擊。"列克星頓"雖多次進行規避，但捉襟見肘，難以應付。艦長謝爾曼說道："第一批魚雷在艦尾旁過去了，我趕快轉舵迎著第二群飛機航行。但是這個機群從兩舷投雷，我們就很難對付了。……記得當時我看見有兩條魚雷從左舷向我馳來，但我沒有任何辦法規避它們。"
11時20分，一條魚雷擊中"列克星頓"號左舷前側。劇烈的爆炸使那裏噴出一股夾著海水的巨大火舌，連整個"列克星頓"號都猛然抖動起來。少頃，幾乎在同一位置又中了一條魚雷。
緊接著，日轟炸機開始了攻擊。一枚重磅炸彈正好落在左舷前炮位三門127毫米高炮中間，把那裏的炮火全部炸啞，炮位上的人也大都被當場炸死。隨即另一枚炸彈又命中了煙囪，艦麵碎片橫飛，血流遍地，其狀慘烈。
整個攻擊持續不到10分鍾。11點30分，日機攻擊結束。日本飛行員自信地報告說："敵兩艘航空母艦已被擊沉，一艘戰列艦或者是巡洋艦被擊傷！"
此時"列克星頓"號已有6處起火，左舷隔艙進水，造成7度橫傾。幸虧損管人員奮力搶救，不到1小時，"列克星頓"號消除了橫傾並以25節的速度與艦隊保持相對位置。有一顆炸彈的落點離艦尾很近，曾使3台主鍋爐暫時停止工作，經過1個小時的搶修，16台主鍋爐也全部工作正常。
然而正當"列克星頓"號繼續向北疾駛時，12點47分，損管中央部位突然發生了一次猛烈的爆炸。20分鍾後，又爆發了一連串震撼艦體的巨響。最初還以為是延遲爆炸的炸彈在作怪，但很快就發現，原來是艦上幾十個汽油艙在魚雷爆炸時受到破壞，溢出的極易揮發的汽油蒸氣著火，造成了爆炸。氣浪把堅固的鋼製水密門和艙口蓋沖毀，水線以下幾層甲板全被打通，氣流通過破口自由流竄，烈火越燒越旺。爆炸的頻率和強度不斷增加，加劇著這艘大艦的損害程度。
艦內爆炸摧毀了電話交換台和一些話筒，全艦的通訊聯絡受到破壞，軍艦的航行開始受到幹擾。13點20分，主電纜被燒毀，由艦橋控製的電動舵失靈。控製軍艦的唯一辦法隻有使用駕駛室裏的手操舵輪。艦橋與駕駛室之間，由人建立起一條隔著四層甲板的100多米長的活"線路"，用口頭傳遞艦長下達的命令。
14點30分，又一次猛烈爆炸毀掉了鍋爐艙和機艙的通風係統，鍋爐艙的氣溫一下子上升到攝氏70度，人員開始眩暈以致休克。16點，謝爾曼艦長下達了鍋爐熄火和放棄機艙的命令。當16台巨型主鍋爐裏的高壓蒸氣從煙囪排放時，排氣的長嘯聲如同翻江倒海，更增加了無窮的恐懼氣氛。不久，螺旋槳停止轉動，失去控製的巨大艦體如同一條死魚一樣漂在水麵上，隨波逐流。
存放在機械車間的20顆450公斤的炸彈和48條魚雷，隨時都有可能發生毀滅性的爆炸。17點，謝爾曼艦長下達了棄艦命令。撤離工作在悲痛、隆重的氣氛中有條不紊地進行，自始至終沒有任何生靈遭損，據說連謝爾曼的狗也平安離艦。謝爾曼艦長對全艦進行了最後一次徹底巡查，確信除216名死者外，全部人員均已撤離，才最後一個攀下繩梯。
18點30分，"列克星頓"號又發生了一次大爆炸，顯然是大火引爆了那些重磅炸彈和魚雷。衝擊波把停在甲板上的整架飛機和大塊鋼鐵結構拋向幾十米的高空，巨大的火柱夾著黑色濃煙和白色蒸氣直衝雲霄。19點15分，弗萊徹命令艦隊重新集中，向南轉移，並命令"菲爾普斯"驅逐艦將熊熊燃燒的"列克星頓"號最後炸沉。當"菲爾普斯"號連放4枚魚雷炸沉"列克星頓"號時，體格健壯、皮膚黝黑的船艦員"都像年輕姑娘一樣或嚎啕大哭，或默默流淚"。
海空攻擊剛一結束，戰局顯然對日軍有利，因為雖然日本的"翔鶴"號受重傷，但"瑞鶴"號還完好無損，而美國的兩艘航空母艦卻是一沉一傷。倘若高木繼續進攻，美艦隊將麵臨全部被殲的命運。但在這緊要關頭，高木中將對即將到來的夜晚感到不安，決心停止第二次攻擊，暫時脫離敵人，專注於燃料的補充和飛機的整修。在臘包爾的第4艦隊司令井上成美中將也認為日本方麵保存下來的航空兵力不足以掩護攻擊部隊抗擊敵岸基飛機的攻擊，進同意高木的請求，於8日17點左右下令艦隊停止攻擊，脫離敵人。接著他又下令推遲莫爾茲比港攻擊作戰，命令臨時北撤待機的運輸船隊返回臘包爾。