美日双方自然无法找到目标。入黑后斯普鲁恩斯在7时30分下令两艘航母打开射灯并照向天空，以方便飞机返航。大黄蜂号的射灯在8时已经关掉，但企业号的射灯一直提供照明至10时30分。这时美军只有一架飞机未能成功返航。6日上午6时45分，企业号的侦察机发现了最上号及三隈号两艘重巡洋舰。两舰在早前于迷雾中相撞受创，正向后方撤退。侦察机起初回报发现一艘战舰及一艘战列巡洋舰，不过却误传为一艘战舰及一艘航空母舰。到7时30分侦察机将原报告带返企业号时，斯普鲁恩斯便怀疑日本仍有两支小舰队活动。为确实情报，斯普鲁恩斯先派出巡