從清晨到現在，美軍的岸基飛機和艦載機共出動了99架次，損失62架，卻毫無收穫，日本水兵精神煥發，認為這是他們的‘天照大神’對他們的保佑，但是他們沒有意識到正是駕駛老式魚雷機的美國飛行員具有的犧牲精神，為後來的俯衝轟炸機鋪平了路。
‘企業’號的第六轟炸機中隊和‘約克城’號的第八轟炸機中隊一樣在預定海域沒有發現日艦，但領隊長機第六轟炸機中隊中隊長麥克拉斯少校作出了一個極為重要而又明智的決定：向北搜索！
終於在10時找到了日軍艦隊。這時日軍的4艘航母正排成菱形隊形向北航行，‘飛龍’號在北，‘加賀’號在南，‘赤城’號在西，‘蒼龍’號在東。美機從西南方向接近，麥克拉斯將33架轟炸機分為兩組，分別向最近的‘赤城’號和‘加賀’號進行集中攻擊。
在‘赤城’號飛行甲板上，所有飛機的發動機都已開始轉動，航母也開始轉向逆風航行，五分鍾之內，全部飛機便可起飛。
此時天空能見度良好，雲高3000米，天高雲淡，為美機的攻擊提供了很好的條件。10時24分，‘赤城’號發出開始起飛的命令，飛行長搖動著小白旗，第一架零式開足馬力，飛離了飛行甲板。就在這時，瞭望哨驚恐的高聲叫道：“敵俯衝轟炸機，俯衝轟炸機！”
甲板上聽見叫聲的日本水兵和軍官抬頭向天空看去，發現三架美機朝‘赤城’號筆直俯衝下來，雖然日艦的部分高射炮開始射擊，但已時已晚！美機從容攻擊沒有遭到截擊，是因為日軍擔負空中警戒的戰鬥機剛剛因攔截美軍魚雷機而耗盡燃料、彈藥，已經全部著艦補給，空中沒有一架警戒的戰鬥機！
日軍航母根本來不及進行規避，而且是處在最易受攻擊的脆弱情況下，—正在逆風航行進行起飛作業，飛行甲板上擺滿了裝好彈藥和加好油準備出擊的飛機！‘赤城號’被直接命中兩枚450千克炸彈，一枚落在中部升降機後部，另一枚落在飛行甲板左舷後段。本來兩枚炸彈對這艘巨大的航母根本不會造成致命損傷，但是，炸彈迅疾引爆了甲板上滿載油彈的飛機，火勢迅速蔓延，轉瞬之間航母的作戰能力便完全喪失了，特別是通訊聯繫全部中斷！
南雲的指揮中斷後，南雲的次席指揮官、第八巡洋艦戰隊司令阿部弘毅海軍少將立即接過指揮權。與此同時，第二航母戰隊司令山口多聞海軍少將接替了空中作戰的指揮。南雲的參謀長草鹿海軍少將主張立即將司令部轉移到‘長良’號巡洋艦，南雲實在不忍離開心愛的旗艦，尤其不願捨棄在從戰爭開始便和他一起同甘共苦的‘赤城’號官兵，青木艦長含著眼淚說：“長官，有我照管軍艦，我們大家都懇求您轉移到長良號，繼續指揮部隊。”
草鹿又向南雲作了離開旗艦的最後請求，南雲知道已無法再在‘赤城’號上繼續指揮了，於是跟青木艦長告別，由西林副官扶著爬上艦橋的窗口，沿著繩子滑到甲板上，參謀長以及其他司令部人員，跟著也離開了烈火熊熊的艦橋。
11時30分，南雲及其司令部人員和“赤城”號傷員全都轉移到了“長良”號，“赤城”號上的艦員仍在努力控製火勢，但是傷亡不斷增加，火勢也越來越無法控製了。青木艦長決定棄艦，‘嵐’號和‘野分’號驅逐艦趕來接下全部人員，拯救工作結束後，青木艦長於19時20分從‘野分’號驅逐艦致電南雲請求批準將‘赤城’號炸沉。第二天淩晨‘赤城’號被擊沉。
幾乎和‘赤城’號同時被擊中的‘加賀’號就沒有能堅持那麽久。10時24分，九架美機向它俯衝，各投下一枚炸彈，頭三枚炸彈都沒有命中，在‘加賀’號四周掀起了高大的水柱，但接著的六枚炸彈中有四枚擊中了‘加賀’號飛行甲板的前段、中段和後段。擊中艦首的炸彈正好落在艦橋旁邊，炸中了停在那裏的一輛小加油車，整個艦橋和四周的甲板區頓時起火，並引發巨大爆炸，艦長岡田次作海軍大佐以及在指揮艦橋的所有軍官都當場斃命。
飛行長天穀孝久海軍中佐立即接替了該艦的指揮。到處都是烈火，整個軍艦上幾乎找不到一處可以躲避的地方，天穀中佐等倖存者，不得不撤到右舷的小船甲板上躲避。在遭到轟炸三個半小時後，航母開始傾斜，14時10分，損管軍官國定美男海軍少佐發現三道白色雷跡向“加賀”號疾馳而來！那是美軍‘魟魚’號潛艇所發射的，“魟魚”號從當天早上起就與日軍艦隊保持著接觸，還遭到過日艦兩次深彈攻擊。9時許發現日軍航母，在接敵過程中被一艘日軍驅逐艦發現，並遭到深彈攻擊，‘魟魚’號一邊下潛躲避攻擊，一邊從水下接近航母。10時30分在潛望鏡深度發現一艘日軍冒著濃煙的航母，迅疾向這艘航母接近。14時在2500米距離齊射三條魚雷！看來它們是一定會擊中‘加賀’號的。國定少佐閉上眼睛，一邊等待爆炸一邊祈禱，兩條魚雷從艦旁馳過，第三條魚雷擊中了‘加賀’號，但卻沒有爆炸。這條魚雷擊中軍艦後斜滑出去，斷成兩截，前段立即沉沒，帶著氣倉的後半段仍在水上漂著。
‘企業’號的第六轟炸機中隊和‘約克城’號的第八轟炸機中隊一樣在預定海域沒有發現日艦，但領隊長機第六轟炸機中隊中隊長麥克拉斯少校作出了一個極為重要而又明智的決定：向北搜索！
終於在10時找到了日軍艦隊。這時日軍的4艘航母正排成菱形隊形向北航行，‘飛龍’號在北，‘加賀’號在南，‘赤城’號在西，‘蒼龍’號在東。美機從西南方向接近，麥克拉斯將33架轟炸機分為兩組，分別向最近的‘赤城’號和‘加賀’號進行集中攻擊。
在‘赤城’號飛行甲板上，所有飛機的發動機都已開始轉動，航母也開始轉向逆風航行，五分鍾之內，全部飛機便可起飛。
此時天空能見度良好，雲高3000米，天高雲淡，為美機的攻擊提供了很好的條件。10時24分，‘赤城’號發出開始起飛的命令，飛行長搖動著小白旗，第一架零式開足馬力，飛離了飛行甲板。就在這時，瞭望哨驚恐的高聲叫道：“敵俯衝轟炸機，俯衝轟炸機！”
甲板上聽見叫聲的日本水兵和軍官抬頭向天空看去，發現三架美機朝‘赤城’號筆直俯衝下來，雖然日艦的部分高射炮開始射擊，但已時已晚！美機從容攻擊沒有遭到截擊，是因為日軍擔負空中警戒的戰鬥機剛剛因攔截美軍魚雷機而耗盡燃料、彈藥，已經全部著艦補給，空中沒有一架警戒的戰鬥機！
日軍航母根本來不及進行規避，而且是處在最易受攻擊的脆弱情況下，—正在逆風航行進行起飛作業，飛行甲板上擺滿了裝好彈藥和加好油準備出擊的飛機！‘赤城號’被直接命中兩枚450千克炸彈，一枚落在中部升降機後部，另一枚落在飛行甲板左舷後段。本來兩枚炸彈對這艘巨大的航母根本不會造成致命損傷，但是，炸彈迅疾引爆了甲板上滿載油彈的飛機，火勢迅速蔓延，轉瞬之間航母的作戰能力便完全喪失了，特別是通訊聯繫全部中斷！
南雲的指揮中斷後，南雲的次席指揮官、第八巡洋艦戰隊司令阿部弘毅海軍少將立即接過指揮權。與此同時，第二航母戰隊司令山口多聞海軍少將接替了空中作戰的指揮。南雲的參謀長草鹿海軍少將主張立即將司令部轉移到‘長良’號巡洋艦，南雲實在不忍離開心愛的旗艦，尤其不願捨棄在從戰爭開始便和他一起同甘共苦的‘赤城’號官兵，青木艦長含著眼淚說：“長官，有我照管軍艦，我們大家都懇求您轉移到長良號，繼續指揮部隊。”
草鹿又向南雲作了離開旗艦的最後請求，南雲知道已無法再在‘赤城’號上繼續指揮了，於是跟青木艦長告別，由西林副官扶著爬上艦橋的窗口，沿著繩子滑到甲板上，參謀長以及其他司令部人員，跟著也離開了烈火熊熊的艦橋。
11時30分，南雲及其司令部人員和“赤城”號傷員全都轉移到了“長良”號，“赤城”號上的艦員仍在努力控製火勢，但是傷亡不斷增加，火勢也越來越無法控製了。青木艦長決定棄艦，‘嵐’號和‘野分’號驅逐艦趕來接下全部人員，拯救工作結束後，青木艦長於19時20分從‘野分’號驅逐艦致電南雲請求批準將‘赤城’號炸沉。第二天淩晨‘赤城’號被擊沉。
幾乎和‘赤城’號同時被擊中的‘加賀’號就沒有能堅持那麽久。10時24分，九架美機向它俯衝，各投下一枚炸彈，頭三枚炸彈都沒有命中，在‘加賀’號四周掀起了高大的水柱，但接著的六枚炸彈中有四枚擊中了‘加賀’號飛行甲板的前段、中段和後段。擊中艦首的炸彈正好落在艦橋旁邊，炸中了停在那裏的一輛小加油車，整個艦橋和四周的甲板區頓時起火，並引發巨大爆炸，艦長岡田次作海軍大佐以及在指揮艦橋的所有軍官都當場斃命。
飛行長天穀孝久海軍中佐立即接替了該艦的指揮。到處都是烈火，整個軍艦上幾乎找不到一處可以躲避的地方，天穀中佐等倖存者，不得不撤到右舷的小船甲板上躲避。在遭到轟炸三個半小時後，航母開始傾斜，14時10分，損管軍官國定美男海軍少佐發現三道白色雷跡向“加賀”號疾馳而來！那是美軍‘魟魚’號潛艇所發射的，“魟魚”號從當天早上起就與日軍艦隊保持著接觸，還遭到過日艦兩次深彈攻擊。9時許發現日軍航母，在接敵過程中被一艘日軍驅逐艦發現，並遭到深彈攻擊，‘魟魚’號一邊下潛躲避攻擊，一邊從水下接近航母。10時30分在潛望鏡深度發現一艘日軍冒著濃煙的航母，迅疾向這艘航母接近。14時在2500米距離齊射三條魚雷！看來它們是一定會擊中‘加賀’號的。國定少佐閉上眼睛，一邊等待爆炸一邊祈禱，兩條魚雷從艦旁馳過，第三條魚雷擊中了‘加賀’號，但卻沒有爆炸。這條魚雷擊中軍艦後斜滑出去，斷成兩截，前段立即沉沒，帶著氣倉的後半段仍在水上漂著。