1942年（昭和17年）5月、第五航空戦隊は南雲機動部隊から分離し、MO機動部隊に編入されポートモレスビー攻略作戦（MO作戦）の支援に当たった。当時、アメリカ軍機動部隊は南方にて活発な行動を行っており、軽空母1隻（祥鳳）の護衛では限界があった。南洋部隊指揮官井上成美中将（第四艦隊司令長官）は増援の空母配備を希望した。連合艦隊は加賀の投入を予定していたが、加賀はパラオ寄港時の座礁（艦底損傷）修理のため4月中の派遣は困難だった。作戦実施時期を5月上旬に延期したため投入可能となったが、要求される任務（モレスビー周辺飛行場制圧、輸送船団護衛、敵機動部隊警戒・撃滅）が多すぎるため加賀でも兵力不足と判定された。南洋部隊は第二航空戦隊（蒼龍、飛龍）の派遣を希望したが、連合艦隊は第五航空戦隊の練度向上を企図し、五航戦（翔鶴、瑞鶴）、第五戦隊（妙高、羽黒）、第7駆逐隊（潮、曙）、第27駆逐隊の南洋部隊（第四艦隊）編入を発令した。こうして瑞鶴はポートモレスビー作戦にともなう珊瑚海海戦に参加することになった。作戦開始時の五航戦搭載機は、瑞鶴計63機（艦戦20、艦爆22、艦攻21）、翔鶴54機（艦戦17、艦爆21、艦攻16）、2隻合計117機だった。また五航戦側は祥鳳を指揮下に置き、同艦搭載機を艦戦に統一して艦隊防空をになわせることを希望したが、船団護衛を重視する南洋部隊に却下されている。5月1日、MO機動部隊（瑞鶴、翔鶴、時雨、白露、有明、夕暮）はトラックを出撃、ソロモン海へ進出した。出撃直後、対潜哨戒に投入した艦爆1・艦攻2が悪天候のため母艦に戻れず、回収できないまま作戦を続けた。MO作戦に従事する前にラバウルへ零戦9機を空輸するよう下令されていたが、悪天候のため空輸を実施できず、たびたび予定を変更している。この間、フロリダ諸島を占領したツラギ攻略部隊は米空母ヨークタウンの艦載機に襲撃され、駆逐艦菊月等を撃沈されている。5月上旬、MO機動部隊はアメリカ海軍第17任務部隊と交戦した。5月6日夜、MO機動部隊は一旦速度を10ノットとして北上を開始。5月7日、MO機動部隊艦載機が、米空母と誤認された給油艦ネオショー(USS Neosho, AO–23)と駆逐艦シムス(USS Sims, DD-409)を撃沈した。この攻撃で瑞鶴艦爆1機が被弾してネオショーに自爆攻撃を敢行した。一方、MO攻略部隊主隊（指揮官五藤存知第六戦隊司令官：青葉、加古、衣笠、古鷹、祥鳳、漣）も第17任務部隊艦載機の空襲を受け、祥鳳が沈没という被害を受けた。またMO機動部隊の薄暮攻撃もアメリカ軍機による迎撃を受けて艦爆12機中1機（瑞鶴1）、艦攻15機中8機（瑞鶴5、翔鶴3）を喪失、他にも被弾機を出して失敗した。翌日の使用可能機数は瑞鶴45機（艦戦19、艦爆14、艦攻12）、翔鶴51機（艦戦18、艦爆19、艦攻14）となる。度重なる失敗に原忠一司令官は「海軍をやめたい」とまで漏らした。またMO攻略部隊主隊より第六戦隊第2小隊（衣笠、古鷹）が機動部隊に合流、駆逐艦有明を不時着機救助に派遣したため、その戦力は空母2隻（瑞鶴、翔鶴）、重巡4隻（妙高、羽黒、衣笠、古鷹）、駆逐艦5隻（時雨、白露、夕暮、曙、潮）となった。5月8日、翔鶴の飛行隊長高橋赫一少佐が指揮するMO機動部隊艦載機69機（瑞鶴31機《艦戦9、艦爆14、艦攻8》、翔鶴38機《艦戦9、艦爆19、艦攻10》）は第17任務部隊を攻撃する。翔鶴隊は空母レキシントン(USS Lexington, CV-2) を攻撃して同艦を自沈に追い込んだ。瑞鶴攻撃隊はヨークタウン(USS Yorktown, CV-5)を中破させたが、魚雷を命中させられず決定的戦果をあげられなかった。対する第17任務部隊艦載機はスコールの下にあった瑞鶴を発見できず翔鶴に集中攻撃を加え、爆弾3発の命中により翔鶴が大破し炎上した。瑞鶴は損害こそ受けなかったものの、多数の艦載機と搭乗員を失い、随伴駆逐艦の燃料も不足、また敵空母2隻を撃沈したと錯覚したため（ヨークタウン型三弾以上命中撃沈確実）、米機動部隊追撃を諦めて北上した。同日夕刻の報告によると、瑞鶴の使用可能機（翔鶴収容機含む）は艦戦24、艦爆9、艦攻6、翌日修理完了予定（艦戦1、艦爆8、艦攻8）だったという。祥鳳が沈没し、翔鶴も大破され瑞鶴の航空隊消耗という経緯を受けて井上司令長官はポートモレスビー攻略の延期を決定した。連合艦隊（司令長官山本五十六大将）は『此ノ際極力残敵ノ殲滅ニ努ムベシ』と発令して南洋部隊（第四艦隊）を叱責する。南洋部隊は麾下部隊に南下および索敵攻撃を命じるが、航空機の消耗に加えて燃料不足が行動を制約する。翔鶴は駆逐艦と共に内地へ回航された。瑞鶴は東邦丸から燃料補給をおこなったのち、策敵を実施する。だが漂流するネオショーを発見したのみで、アメリカ軍機動部隊（ヨークタウン等）は逃走した後だった。5月10日、連合艦隊はポートモレスビー作戦の延期を発令。MO機動部隊はミッドウェー作戦準備のため、南洋部隊（第四艦隊）から除かれる旨を通知した。5月13日、MO攻略部隊の編成は解かれ、南洋部隊はナウル・オーシャン攻略部隊作戦を実施することになる。同日、瑞鶴は戦闘機隊のラバウル空輸を実施。第五戦隊と分離し、第7駆逐隊と共にトラック泊地へ向かう。同泊地を経由して内地への航海中、洋上で珊瑚海海戦における戦死者35名の葬儀を行う。5月21日、内地に到着した。翔鶴運用長の福地周夫中佐は、「運よくスコールに隠れた瑞鶴は無傷で、被害は翔鶴に集中し、瑞鶴はまことに幸運艦でした…と山本長官に報告したら、長官は瑞鶴の幸運を喜んだだろうか」と述べている。6月5日、横川大佐（瑞鶴艦長）は筑波海軍航空隊司令官へ転任。同時に、同航空隊司令官野元為輝大佐は、瑞鶴二代目艦長に任命された。同日、日本軍はミッドウェー海戦で大敗し、主力空母4隻（赤城、加賀、蒼龍、飛龍）を一挙に失った。第五航空戦隊（瑞鶴、翔鶴）はMO作戦後はミッドウェー作戦に参加予定であったが、珊瑚海海戦の被害により不参加となった。1942年5月14日に五航戦から珊瑚海海戦の戦死者の報告があり、その損害があまりにも大きかったので、翔鶴と瑞鶴の両艦とも到底次期作戦に使えないことが判明した。一航艦司令部（赤城）航空参謀源田実中佐は、集中という兵術の原則に反していると感じ、作戦前に第五航空戦隊（瑞鶴、翔鶴）が参加できるまで待ってでもミッドウェーに戦力を集中するべきと主張したが、受け入れられなかった。赤城に乗っていた報道員牧島貞一が戦後の著書で、炎上する赤城から脱出する際に源田が「翔鶴と瑞鶴がいてくれたらなあ」と呟いたと記述したが、源田はそれは否定している。日本海軍はアメリカ軍機動部隊がアリューシャン列島より来襲すると予期し、北方への戦力集結を開始する。6月14日、瑞鶴と駆逐艦浦風は北方部隊編入を命じられた。駆逐艦2隻（秋月、朧）に護衛され柱島を出港、4隻（瑞鶴、浦風、秋月、朧）は大湊へ向った。23日着。アリューシャン攻略部隊の支援として北太平洋方面に進出。当時の軍隊区分（指揮官細萱戊子郎第五艦隊司令長官）における第二機動部隊（指揮官角田覚治第四航空戦隊司令官）は、第一空襲部隊（龍驤、隼鷹、高雄、潮、曙、漣、浦風、東邦丸）、第二空襲部隊（瑞鶴、瑞鳳、摩耶、嵐、野分、萩風、舞風、富士山丸）という戦力だった。各部隊は米艦隊出現に備えて北方海面に進出したが（隼鷹は機関故障で不参加）、とくに戦闘は起きず、7月7日に配備撤収命令が出た。北方での哨戒行動は、完全な空振りに終わった。7月13日、瑞鶴は呉へ帰港し、整備・補修を行った。7月14日、第五航空戦隊は解隊され、司令官原忠一少将は第八戦隊（利根、筑摩）司令官に転任した。また同日附で空母3隻（翔鶴、瑞鶴、瑞鳳）は第一航空戦隊を再編成、同時に第三艦隊（司令長官南雲忠一中将、参謀長草鹿龍之介少将）に編入。再建された日本海軍機動部隊の主力空母となった。瑞鶴飛行隊長には源田実中佐が任命されている(10月8日附で第十一航空艦隊臨時参謀に異動)。またミッドウェー海戦の戦訓から、搭載機の編制も艦戦27、艦爆27、艦攻18に改められ、艦首・艦尾に25mm機銃の銃座を設置した。第三艦隊司令長官の南雲中将は、修理を終えレーダーを装備した翔鶴に将旗を掲げた。