산호해 해전 전투
윌리엄 버치가 지휘하는 요크타운의 폭격기 편대는 10:32분에 일본 항공모함 상공에 도달했다. 미국의 뇌격기들은 폭격기보다 느렸으므로 버치는 뇌격기들이 도착하길 기다렸다. 이때, 일본의 항공모함 쇼카쿠와 즈이카쿠는 서로 9km가량 떨어져 있었다. 즈이카쿠는 스콜을 동반한 소나기 구름에 가려져 있었다. 그리고 쇼카쿠와 즈이카쿠 상공에는 16대의 제로 전투기가 전투초계비행 중이었다. 10:57분이 되자 뇌격기들이 도착했고 버치는 공격 명령을 내려 쇼카쿠로 돌진하였다. 공격 중 450kg폭탄이 쇼카쿠에 명중하였고 갑판과 격납고가 큰 피해를 입었다. 하지만 뇌격기들이 가한 어뢰 공격은 전부 빗나가고 말았다. 공격 중 2대의 돈틀레스와 2대의 제로 전투기가 격추되었다.
렉싱턴의 전투기들이 뒤늦게 11:30분에 도착하였다. 2대의 돈틀레스가 쇼카쿠를 공격하였다. 그리고 450kg 폭탄 한 발을 더 명중 시켰다. 하지만 즈이카쿠로 향한 2대의 돈틀레스는 폭탄을 맞추지 못했다. 나머지 렉싱턴의 공격기들은 스콜을 동반한 구름 때문에 즈이카쿠를 공격할 수 없었다. 렉싱턴의 데버스테이터 뇌격기들은 쇼카쿠를 향해 무려 11발의 어뢰를 쐈으나 쇼카쿠는 교묘한 조함을 통해 이들을 모두 피하였다. 공격 중 3대의 와일드캣이 격추당했다.
쇼카쿠는 미국 항공기들의 공격으로 갑판이 크게 손상되었고, 223명의 사상자를 냈다. 쇼카쿠는 더 이상 작전할 수가 없는 상태가 되었다. 쇼카쿠의 조지마 함장은 전열을 이탈해도 된다는 허락을 받았고, 12:10분에 2대의 구축함의 호위를 받으며 북동쪽으로 물러갔다.
10:55분, 렉싱턴의 레이다가 126km 근방에서 일본 공격기들 떼가 몰려오는 것을 탐지했다. 렉싱턴에서는 9대의 와일드캣이 요크타운 엄호를 위해 날아올랐다. 그러나 와일드캣들은 일본 뇌격기들이 낮은 고도로 접근해올 거라 예상하고 낮은 고도를 유지하고 있었다. 하지만 일본 공격기들은 와일드캣들을 상공으로 그대로 지나쳤다. 어젯밤 요격했다가 입은 피해 때문에, 일본군은 한쪽 항공모함을 포기하고 나머지 한쪽에 공격을 집중하기로 전략을 바꿨던 것이다. 시마자키가 이끄는 일본 뇌격기 편대는 14대가 렉싱턴 공격에 집중했고, 나머지 4대 만이 요크타운을 노렸다. 와일드캣들은 하나의 뇌격기를 격추시키는 데 그쳤고, 요크타운에서 날아오른 데버스테이터 8기가 일본군 케이트 뇌격기 3대를 격추시켰다. 하지만 케이트 뇌격기를 호위하는 제로 전투기들이 4대의 와일드캣을 격추시켰다.
11:13분부터 일본의 공격이 시작되었다. 요크타운을 공격한 4대의 뇌격기의 어뢰는 전부 빗나갔다. 그리고 나머지 뇌격기들은 전부 렉싱턴으로 몰려들었다. 11:20분, 일본군의 어뢰가 렉싱턴에 명중했다. 첫 번째 어뢰는 운좋게도 휘발유 탱크를 직격했다. 렉싱턴 함내 전체로 유증기가 퍼지기 시작했으나, 미군은 이걸 알지 못했다. 두 번째 어뢰가 렉싱턴에 명중했다. 이 어뢰는 수도관을 파열 시켰다. 이 때문에 보일러실이 가동을 멈추었다. 하지만 남은 보일러실을 통해 렉싱턴은 44km의 속력을 낼 수 있었다. 미군의 대공포가 4대의 일본 뇌격기를 격추시켰다.
미군 상공에 떠 있던 33대의 일본 폭격기들은 맞바람 때문에 뇌격기들보다 3~4분 동안 공격을 늦게 할 수밖에 없었다. 다카하시가 이끄는 쇼카쿠 소속 19대의 폭격기는 렉싱턴을 향해 정렬했고, 나머지 즈이카쿠 소속의 14대는 요크타운을 향해 정렬했다. 제로 전투기들의 호위를 받으며 차례차례 급강하 공격을 시작했다. 다카하시의 폭격기들은 2발의 250kg 폭탄을 렉싱턴에 명중 시켜 화재를 냈다. 요크타운은 비행 갑판에 250kg 폭탄을 한방, 반철갑탄을 한방 맞았다. 반철갑탄은 4층을 뚫고 들어가 폭발하여 비행기 저장고를 폭파 시키고 66명의 승무원이 몰살 당했다. 공격 중 2대의 일본 폭격기가 와일드캣에 의해 격추 당했다.
공격을 마친 일본 공격기들은 철수를 시작했다. 그들은 2대의 미국 항공모함 모두 치명상을 입었다고 판단했다. 성난 와일드캣과 데버스테이터들이 일본기들을 추격했고, 한바탕 공중전이 치러졌다. 여기에서 3대의 데버스테이터와 3대의 와일드캣이 격추되었고, 일본 측에서는 3대의 뇌격기, 1대의 폭격기, 1대의 제로 전투기가 격추되었다.
12:50분에서 14:30분 사이에, 공격을 나갔던 미군 전투기들이 항공모함으로 귀환했다. 손상을 입었음에도 불구하고, 렉싱턴과 요크타운 모두 전투기들을 받아들일 수 있었다. 하지만 착함 중 5대의 데버스테이터와 2대의 돈틀레스, 1대의 와일드캣을 잃었다. 일본 측도 전투기들이 귀환했고, 착함 과정에서 2대의 제로기, 5대의 폭격기, 1대의 뇌격기를 잃었다. 69대의 공격대 중 46대가 살아서 돌아왔고, 이들은 모두 즈이카쿠에 착함 하였다. 착함 후 살펴보니 3대의 제로기, 5대의 폭격기, 5대의 케이트가 더 이상 수리가 불가능할 정도로 손상되어 있었고, 때문에 바다로 버려졌다.
17기동 함대가 착함을 마치고 나자, 플레쳐는 상황을 계산하기 시작했다. 플레쳐는 2대 항공모함 모두 손상을 입었고, 전투기 손실이 막심하다는 것을 알았다. 게다가 네오쇼와 심즈가 침몰하여 연료 공급을 받을 수도 없어, 더 이상의 작전이 어려웠다. 14:22분, 플레쳐는 2대의 일본 항공모함이 모두 살아있음을 알게 되고 자괴감에 빠졌다. 일본의 강력한 항공모함에 압도되었다고 생각하고, 그는 17기동 함대를 후퇴 시키기로 결정했다.
14:30분, 하라는 다카기에게 24대의 제로기와 8대의 폭격기, 4대의 뇌격기만이 작전 가능하다고 보고하였다. 다카기 역시도 플레쳐처럼 연료 부족을 걱정하고 있었다. 순양함들은 50%이하, 구축함들은 20%이하의 연료만이 남아 있었다. 15:00분에, 다카기는 이노우에에게 2대의 미국 항공모함을 침몰 시켰다고 보고하였다. 하지만 항공기 손실이 막심하여 상륙작전에서 항공 엄호를 지원하기는 어려웠다. 아직 크레이스의 함대가 건재하다는 것을 알고 있었던 이노우에는 라바울 침공대를 물렸고, MO작전을 7월 3일로 연기하였다. 쇼카쿠는 수리를 위해 일본으로 향했고, 즈이카쿠는 라바울 침공대를 호위하여 물러났다.
한편, 미군 항공모함 렉싱턴의 보수반은 불길을 진화하고 렉싱턴을 정상으로 되돌려 놓기 위해 사투를 벌이고 있었다. 하지만 12:47분, 전기 모터에서 발생한 스파크가 내부의 유증기에 불을 붙였고, 렉싱턴의 함교가 불탔다. 이후 폭발이 발생, 25명의 승무원이 사망하였고 큰 화재가 발생하였다. 14:42분, 또 한번의 거대한 폭발이 발생했고, 심각한 두 번째 화재를 발생 시켰다. 3번째 폭발은 15:25분에 일어났고, 15:38분에 이미 화재는 통제가 불가능할 정도가 되었다. 17:07분 퇴함 명령이 내려졌고 바다에 뛰어든 승무원들은 구조되었다. 19:15분, 구축함 펠프스가 불타는 렉싱턴을 향해 5발의 어뢰를 발사하여 자침시켰다. 256명의 승무원과 36기의 항공기가 렉싱턴과 함께 바다에 가라앉았다. 펠프스와 다른 전함들은 이후 쓰러져가는 요크타운을 인양해 끌고 갔고, 17기동 함대는 남서쪽으로 이탈하였다. 이것으로 산호해 해전은 끝이 났다.
산호해 해전이 종료하고 5월 9일, 17기동 함대는 동쪽으로 변침하여 뉴칼레도니아섬 남쪽길로 빠져나갔다. 니미츠 제독은 플레쳐에게 통가타부에서 급유를 받은 후 최대한 빨리 진주만으로 복귀하라는 명령을 내렸다. 급유를 받는 동안, 미군의 폭격기는 데보인 수상기지와 수송선 카와카미마루를 공격했으나 일본군의 피해 여부는 알려져 있지 않다. 그 동안, 플레쳐와 연락이 두절되었던 크레이스는 17기동 함대가 전장을 이탈한 모양이라고 추측하였다. 5월 10일 1:00, 일본 함대가 포트 모레스비에서 물러난 것을 알고, 크레이스는 호주로 도주, 5월 11일에 휘스선데이 섬의 시드 항에 도착했다.
5월 8일 22:00분에, 일본군 해군 총사령관인 야마모토는 이노우에에게 남은 미군 함대를 소탕하라는 명령을 내린다. 그리고 포트 모레스비 점령을 끝까지 완수하라는 말도 덧붙였다. 그러나 이노우에는 이 명령을 듣지 않고 포트 모레스비 침공군을 후퇴시킨다. 대신 명령 수행의 구색을 맞추기 위해 다카기와 고토에게는 남은 미군 함대를 수색하라는 명령을 내린다. 하지만 연료 부족으로 다카기는 5월 9일 대부분의 시간을 연료 급유를 받으면서 보내버렸다. 5월 9일 밤, 급유를 끝낸 다카기와 고토는 남동쪽 해상으로 향했고, 산호해의 남서쪽 부근까지 도달했다. 데보인 수상기지의 수상기들이 17기동 함대를 찾으려 노력했으나, 이미 플레쳐와 크레이스의 함대는 아무 데도 없었다. 5월 10일 13:00분, 다카기는 플레쳐와 크레이스가 안전하게 도주했다는 것을 확인하고 라바울 기지로 귀환했다. 야마모토는 이 보고를 받고 항공기 보충을 위해 즈이카쿠를 귀환 시키라는 명령을 내린다. 이 때 수송선 카와카미마루가 물품을 가득 싣고 데보인 수상 기지를 떠났다. 그리고 5월 11일 미 해군의 카탈레나 비행정이 표류하는 네오쇼를 찾고 구축함 헨리가 출동하여 네오쇼 승무원 109명과 심즈의 생존자 14명을 구출했다. 헨리는 쓰러져가는 네오쇼와 심즈에 어뢰를 발사하여 자침시켰다.
5월 10일, 일본군의 RY작전이 개시되었다. 작전이 끝나고, 수상기뢰함 오키노시마는 미 잠수함 S-42의 공격에 의해 5월 12일 가라앉았다. 이 때문에 상륙은 또다시 5월 17일로 미뤄지고 종전되었다.