当舰队返航之际，克拉克请求密兹契准许第一分队顺道空袭硫磺岛，然后准时返回埃尼威托克，并获密兹契首肯。24日早上，大黄蜂号、约克镇号及巴丹号一共派出51架F6F前往攻击，而贝劳森林号则负责反潜及空中巡逻；但此前不久，硫磺岛的侦察机发现了第一分队。曾指挥马来亚海战的松永贞市随即下令飞机迎击，但却遭大黄蜂号等击落29架，而美军仅损失六架。下午松永分别派20架及41架飞机再作攻击，但首波飞机全数被击落，而第二波飞机则无法通过美军战机拦截，被击落17架，而最终折返硫磺岛。晚上大黄蜂号返航埃尼威托克，在27日抵达。