岡村大佐は第一回の失敗により昼間大編隊による攻撃を断念し、主として薄暮及び黎明時に陸攻少数機が1 - 2機ずつに別れての出撃を行う戦術に転換した。その結果として米軍の迎撃が分散され、沖縄戦では桜花射程内までアメリカ艦隊に接近できた母機も増えて戦果も少なからず挙がるようになった。しかし一方でアメリカ艦隊を捕捉できず、桜花のみ空中投棄して帰投する機も多かった。一般には二回目の神雷桜花特別攻撃隊以降は戦闘機の護衛は無かったとも言われるが、第306空から第203空へ異動した野口剛によれば、2回目以降も1機の陸攻に対し2〜3機の戦闘機の護衛が付いている。また岡村は、桜花の胴体内に燃料タンク増設を行い、ロケットで敵戦闘機を振り切る構想を持っていたが、1945年4月前後の実験でロケット装備に効果がないと判断した。1945年4月1日、第二回神雷桜花特別攻撃隊は上述の岡村司令の戦術変更により、深夜2時21分より1機ずつ6機が出撃した。岡村は出撃前の訓示で、野中隊が作戦続行を強行して全滅したこともあり「攻撃の機会を得ずに帰投しても恥ずかしくない」とくどいほど念押ししている。この日は濃霧が立ち込め視界も効かない中で海上に不時着したり、山に激突する機が続出した。アメリカ軍の夜間戦闘機に追撃されたという報告もあったが、アメリカ側に該当する戦闘報告はなく、第一回に引き続き戦果を全く挙げられない中で、出撃した6機中4機が未帰還となった。1945年4月12日、第三回神雷桜花特別攻撃隊でようやく桜花は戦果を挙げる事になった。土肥三郎中尉搭乗の桜花が駆逐艦マナート・L・エベールの艦体中央部に命中したが、命中とほぼ同時に爆発して船体は真っ二つに折れ沈みだした。あまりの衝撃に艦上に設置してあったボフォース 40mm機関砲はほとんどが吹き飛び、艦上にいた水兵は海中に投げ出された。マナート・L・エベールは1944年7月に就役した新造艦であったが、わずか9ヶ月で沈没することとなった。殊勲を挙げた土肥中尉は、出撃までは終始悠々とした態度であったとの事で、母機の仮設ベッドで仮眠をとっていたのをわざわざ起こしたという証言や指揮官席で身じろぎもせず腕を組んだまま目を瞑っていたという証言もある。母機一式陸攻の機長は三浦北太郎少尉であり、鹿屋基地に無事帰投し土肥中尉の戦果を報告した。また、他の桜花がスタンリーに命中した。その桜花はスタンリーの右舷真横を低高度の海面すれすれで接近、水面からわずか2mの高さの舷側に命中したが、そのまま駆逐艦の艦首を貫き左舷側から飛び出してしまった。桜花の弾頭は、装甲が厚い主力艦対策として遅動信管を搭載した徹甲弾だった為、駆逐艦の艦首では装甲が薄すぎて艦内で爆発せず、皮肉にもスタンリーは沈没を逃れる事となったが、桜花が貫いた右舷側はまるでバターナイフで切られたバターの様に切り裂かれており、人的損失は少なかったが艦の損傷は深刻で、この後復帰は叶わず予備艦行きとなった。他にも1隻の駆逐艦を至近爆発で損傷させている。この日の桜花の戦果の報告を受けた宇垣中将は、これまで桜花について懐疑的であったが、「三度目の成功にて花散る此頃、如何やら桜花も寿命を伸ばせり」と陣中日記戦藻録に書いている。1945年4月14日、第四回神雷桜花特別攻撃隊は7機が出撃、全機が未帰還で戦果も無かったが、澤柳彦士大尉の隊長機より桜花発射との打電があっている。アメリカ軍の記録でも、軽空母ベローウッドの戦闘機隊VF-30（第一回桜花部隊を全滅させた部隊）がベティ（一式陸攻）を撃墜したが、撃墜される前に桜花を投下したという報告がなされている。またこの日の戦闘の状況を撮影したカラーフィルムには、第58任務部隊所属の軽空母サン・ジャシントの艦首至近海面に桜花が突入し爆発する姿が映っており（サン・ジャシントに損傷なし）、確認できる範囲内では、アメリカ軍の駆逐艦などのレーダーピケット艦で張り巡らされたピケットラインを突破し、空母機動部隊を攻撃した唯一の桜花となった。第五回・第六回はアメリカ軍の記録上では戦果がなかったとされるが、出撃した母機搭乗員よりは戦果の報告がなされている。（詳細は#戦果を参照）1945年5月4日、第七回神雷桜花特別攻撃隊で機雷敷設駆逐艦シェイに1機の桜花が命中している。桜花は司令官室、戦闘指揮所、ソナールームなどの艦内中枢を目茶目茶に壊して126名の死傷者を出させたのち、スタンリーの時と同じようにシェイを貫通し海上で爆発した。そのためシェイは撃沈は免れたが、翌1946年まで修理が終わらないほどの深刻な損害を被り、桜花の威力をまざまざと見せつける事となった。他2隻の駆逐艦も至近弾で損傷し3名の負傷者を出した。桜花が最後に戦果を挙げたのが1945年5月11日に第八回神雷桜花特別攻撃隊で、護衛駆逐艦ヒューW.ハドレイに1機の桜花が命中し、後部機械室と前部ボイラー室の中間で爆発した。艦はたちまち全ての機能が停止、更に大量に浸水したためバロン・J・マレイニ艦長は「総員退艦」を命じたが、艦に残った50名の士官と水兵の神業とも言えるダメージコントロールで沈没は逃れた。しかし艦の損傷は致命的で96名もの死傷者を出し、修理はされずそのままスクラップとなった。またこの日は宇垣中将の命により、他特攻部隊援護の為に桜花2機をアメリカ軍飛行場攻撃の為出撃させている。滑走路に大穴を開けて離着陸をできなくする目的であったが、アメリカ軍戦闘機の妨害で突入を断念している。1945年5月25日の第九回神雷桜花部隊は、第一回に次ぐ機数の11機の陸攻と桜花が投入され、連合艦隊司令長官豊田副武より直々の出撃見送りを受けている。前日に義烈空挺隊が沖縄の飛行場に突入しており、期待も大きかったが、天候不良で内8機が引き返し、残り3機も桜花射出の打電のないまま未帰還となった。そのうちの1機の一式陸攻は、レーダーを避けるため海面すれすれに飛行し、ピケットラインの駆逐艦に気付かれることなく接近していたが、桜花射出前に発見され対空砲火で撃墜されている。この後の1945年5月28日に大本営はようやく桜花の機密扱いを解除し、神雷部隊の存在を公表した。「その壮烈なる戦意と一発轟沈の恐るべき威力とを以て敵陣営を震撼せしめたる神雷特別攻撃隊員の殊勲を認め、連合艦隊司令長官は之を夫々全軍に布告せり」との海軍省公表を中心に、翌29日の紙面で新聞各紙は一面で大々的に報じたが、朝日新聞の紙面には「ロケット彈に乗って敵艦船群へ體當り(体当たり)」とか「1發轟沈神雷特攻隊」とか「翼下から飛び出す皇軍獨特の新兵器」と勇ましい見出しが並び、桜花の概要と、これまでの神雷桜花作戦戦死者321名の布告と、第一回神雷桜花特別攻撃隊出撃時の三橋大尉らの写真も大きく掲載されたが、戦果については曖昧な記述になっている。また外電のAP電やアメリカのタイム誌が桜花について日本に先んじて報道したことも伝えていた。桜花の記事は数日間に渡り紙面を飾り、6月1日の朝日新聞の「霹靂の如き一瞬敵艦ただ死のみ」という見出しの記事には、当時海軍の報道班員だった作家川端康成の「神雷(桜花のこと)こそは実に恐るべき武器だ(中略)これさへあれば沖縄周辺の敵艦船群はすべて海の藻屑としてくれるぞ」「親飛行機の胴体に抱かれて行く、いわば子飛行機のこの神雷兵器は小さな飛行機の形をしていて色彩も優美で全く可愛い(中略)神雷による勝機は今眼前にある、必勝を信じて神雷にまたがり、淡々と出撃する勇士等に恥づかしくない心をもって生産戦に戦い抜かう、爆撃に断じて屈するな」という談話を載せている。またNHKも6月13日より数日間に渡って、神雷桜花部隊の隊員らの様子を伝えるラジオ放送を全国に流したが、その際に報道班員だった作家山岡荘八が司会や解説をしている。山岡は取材を終えて東京に帰るさいに司令の岡村から、第一回目の出撃で戦死した野中の位牌に岡村が供えていた、ウィスキーの角瓶や果物の缶詰といった当時では貴重だった大量のお供え物を「東京も焼け野原と聞いている。家族は困っているでしょう。せめて、これをリュックに入れていってあげなさい」と渡されている。その後、軍や国民の期待とは裏腹に桜花特攻は1945年6月22日第十回神雷桜花特別攻撃隊6機の全滅と沖縄戦の終結により一旦出撃が中止され、本土決戦準備として、陸攻搭乗員400名と母機の一式陸攻は1945年7月に石川県の小松基地に移動、岡村ら司令部要員は松山基地に移動、桜花搭乗員75名は宮崎県日向市の冨高基地に移動したが、出撃することもなくそのまま終戦を迎えている。また、桜花は本土決戦の為の有力兵器と看做され、弱点の航続距離の延長型や地上から発射可能な桜花などの開発も進められたが、実戦に投入されることは無かった。（詳細は#派生型を参照）