18:40分，美机抵达补给舰队上空，重创两艘油轮，两舰后来都被迫自沉。随后一心想寻找日本航空母舰的美机群继续飞到日本舰队上空，想趁日落前展开匆忙的攻击。中型空母飞鹰号被一枚鱼雷击中，引发大火，2小时后沈没，而空母隼鹰、龙凤、千代田、瑞鹤、战舰伊势、重巡摩耶都被炸弹击伤，其中小泽的旗舰瑞鹤伤势较重，一度下令弃船（不过后来又修复并参加雷伊泰湾海战）。日本在这波攻击中又损失65架飞机，美国则损失20架。被美机袭击后，小泽下令舰队在夜色中向西北各自高速逃脱，并抛弃补给舰队，由于小泽下令各舰自行运动及美国舰载机攻击