しかし、被雷直後より下部格納庫の前部昇降機付近よりガソリンの湧き出しが始まっていたという証言がある。魚雷命中の衝撃で破壊されたガソリンタンクから漏出したガソリンが、周囲の浸水によって格納庫にまで押し上げられていたと考えられた。気化したガソリンは艦内に充満しつつあり、まず揮発油タンクのすぐ後ろの区画（弾薬庫）はガス侵入のため退去を余儀なくされた。続いて第二格納庫も出入りが困難になるほどの状況になった。また缶室との距離も短いために、ガソリンそのものの流出抑制作業を並行して行うも、気化したガソリンを吸入して失神する乗員が続出。火花を恐れて工具の使用が憚れた、応急作業班の交代などの理由により、作業は捗らなかった。続いて「気化ガス充満、タバコ禁止、防毒マスク着用、火花が出るような作業も禁止」との伝達が艦内各部署になされた。格納庫の側面の扉はすべて開かれたがそれでも換気が追いつかず、舷窓や、格納庫の側壁の鋼鈑を故意に破壊して穴を開けている。後部昇降機を下げる、発電室などの扉も開放するなど、必死の換気作業が行われた。
沈没.
爆発の原因が何であれ、大鳳の損傷は重大だった。エレベーターを塞ぐ作業を終えて大鳳艦橋で休憩していた塩山技術大佐は、関東大震災のような揺れでアメリカ軍重爆の大型爆弾の直撃と直感した、と回想している。厚い装甲板を張った飛行甲板が飴板のように盛り上がり、前部飛行甲板は瞬時に炎に包まれた。入佐俊家中佐(大鳳飛行長）は、おそらく飛行甲板上で爆発に巻き込まれ行方不明となった（戦死認定）。大鳳後方に位置していた重巡洋艦羽黒の艦橋からは、大爆発と共に火柱が大鳳側面の隔壁を突き破り、艦載機や乗組員が吹き飛ばされる光景が目撃された。このように、昇降機周辺や甲板上にいた乗員は爆発の衝撃で吹き飛ばされ、多数の死傷者を出した。
大鳳では航海士が艦橋後部に設置されている遠隔操作の消火装置を作動させたが、鎮火しなかった。また、機関部との連絡がつかないため、消防管のバルブが開けられず消火活動は全くはかどらなかった。大鳳は急速に速度を落とし停止、艦橋の将校達は「機関部は爆発時の火炎によって全滅した」と判断している。実際には機関科将兵には生存者がおり、退去に成功している。艦の機械停止の原因は、爆発の衝撃で潤滑油を送る注油ポンプの管接手が外れ、機械が焼損するに至ったからである。