Jabarkan Serangan pagi dari Pertempuran Laut Karang

Pada 06.25 tanggal 7 Mei, armada TF17 berada  selatan Kepulauan Rossel. Pada waktu yang bersamaan, Fletcher menugaskan Grup Tugas (TG) 17.3 yang terdiri dari kapal penjelajah dan kapal perusak di bawah komando Crace untuk menutup Selat Jomard. Fletcher sadar kapal-kapal Crace akan bertugas tanpa perlindungan udara karena pesawat-pesawat dari kapal induk TF17 akan sibuk mencari dan menyerang kapal-kapal induk Jepang. Penugasan kapal-kapal perang Crace ke Selat Jomard berarti mengurangi pertahanan antipesawat bagi kapal induk Fletcher. Namun demikian, Fletcher memutuskan perlu mengambil risiko untuk memastikan pasukan invasi Jepang agar tidak lolos mendarat ke Port Moresby sementara dia sibuk bertempur dengan kapal-kapal induk Jepang.

Fletcher memperkirakan armada kapal induk Takagi berada di suatu lokasi dekat Kepulauan Louisiade, di sebelah utara dari tempatnya berada. Yorktown diperintahkannya untuk mengerahkan 10 pesawat pengebom tukik SBD mulai pukul 06.19 pagi untuk mencari kapal-kapal Jepang. Sementara itu, Takagi yang berada kira-kira  sebelah timur Fletcher () memberangkatkan 12 pesawat pengebom Tipe 97 pada pukul 06.00 sebagai pesawat pencari kapal-kapal TF17. Hara memperkirakan kapal-kapal Fletcher berada di selatan dan menyarankan Takagi untuk mengerahkan pesawat pencari ke kawasan tersebut. Hampir pada saat yang bersamaan, kapal-kapal penjelajah Gotō yang terdiri dari Kinugasa dan Furutaka memberangkatkan empat pesawat amfibi Kawanishi E7K2 Tipe 94 sebagai pesawat pencari di kapal-kapal Amerika Serikat di tenggara Kepulauan Louisiade. Beberapa pesawat pencari lainnya diberangkatkan Jepang dari Deboyne, empat Kawanishi Tipe 97 dari Tulagi, dan tiga pesawat pengebom Mitsubishi Tipe 1 dari Rabaul. Kedua belah pihak mempersiapkan pesawat-pesawat di kapal induk masing-masing untuk segera bisa diberangkatkan bila musuh ditemukan.

Pukul 07.22, sebuah pesawat pencari dari kapal induk Shōkaku melapor keberadaan kapal-kapal Amerika Serikat pada 182 derajat  dari Takagi. Pukul 07.45, pesawat pencari memberi konfirmasi telah menemukan "satu kapal induk, satu kapal penjelajah, dan tiga kapal perusak." Sebuah pesawat pencari lainnya dari Shōkaku ikut memperkuat laporan sebelumnya. Pesawat-pesawat dari kapal induk Shōkaku sebetulnya telah salah lihat. Mereka mengira kapal tanker Neosho dan kapal perusak Sims sebagai dua kapal induk. Berbekal laporan telah ditemukannya kapal-kapal induk Amerika Serikat, Hara atas persetujuan Takagi, segara meluncurkan semua pesawat-pesawat yang tersedia. Sejumlah 79 pesawat yang terdiri dari 18 pesawat tempur Zero, 36 pengebom tukik Tipe 99, dan 24 pesawat torpedo diberangkatkan dari Shōkaku dan Zuikaku pada pukul 08.00. Pada pukul 08.15 mereka sudah terbang dalam formasi menuju lokasi yang menurut laporan penglihatan ada "kapal induk" Amerika Serikat.

Pukul 08.20, salah satu pesawat pengintai dari Furutaka menemukan kapal induk Fletcher, dan segera melaporkannya ke markas Inoue di Rabaul yang kemudian diteruskan ke Takagi. Laporan penglihatan adanya kapal induk Amerika Serikat dikonfirmasi oleh pesawat amfibi dari Kinugasa pada pukul 08.30. Takagi dan Hara keduanya dibingungkan oleh laporan penglihatan yang saling bertentangan. Mereka memutuskan untuk terus menyerang kapal-kapal yang berada di selatan, sementara mengubah haluan kapal-kapal induk mereka ke arah barat laut mendekati lokasi yang dilaporkan pesawat pengintai dari Furutaka. Dari laporan yang saling bertentangan, Takagi dan Hara berkesimpulan ada dua gugus kapal induk Amerika Serikat yang terpisah.

Pukul 08.15, pesawat SBD dari Yorktown dengan pilot John L. Nielsen melihat armada Gotō membayang-bayangi konvoi invasi. Nielsen membuat kesalahan dalam pesan tersandi, dan mengatakan penglihatannya sebagai "dua kapal induk dan empat kapal penjelajah berat" di ,  sebelah barat laut armada TF17. Fletcher berkesimpulan armada kapal induk utama Jepang sudah ditemukan. Semua pesawat yang ada diberangkatkan dari kapal induk untuk menyerang. Pukul 10.13, sejumlah 93 pesawat Amerika Serikat sudah berada di udara untuk memulai serangan ke armada Jepang. Mereka terdiri dari 18 pesawat tempur Wildcat, 53 pesawat pengebom tukik SBD, dan 22 pesawat pengebom torpedo TBD Devastator. Pukul 10.19, Nielsen mendarat dan menyadari kesalahan kode pesan yang dikirimkannya. Walaupun Shōhō ada di dalam armada Gotō, Nielsen mengira dia hanya melihat dua kapal penjelajah dan empat kapal perusak. Namun pada pukul 10.12, Fletcher menerima laporan dari tiga B-17 Angkatan Darat Amerika Serikat tentang adanya 10 kapal angkut dan 16 kapal perang di , tepatnya di  sebelah selatan lokasi penglihatan yang dilaporkan oleh Nielsen. Pesawat-pesawat B-17 sebenarnya melihat kapal-kapal yang sama seperti dilihat Nielsen, kapal induk Shōhō, kapal-kapal penjelajah Gotō, ditambah pasukan invasi ke Port Moresby. Percaya dengan penglihatan awak B-17 yang telah menemukan armada kapal induk Jepang, Fletcher mengarahkan serangan udaranya menuju target.

Pukul 09.15, pesawat-pesawat Takagi yang sampai di lokasi hanya melihat Neosho dan Sims, dan mencari-cari kapal induk Amerika Serikat. Akhirnya pada pukul 10.51, pesawat pencari dari Shōkaku sadar telah salah mengenali tanker dan kapal perusak sebagai kapal induk. Takagi sekarang sadar kapal-kapal induk Amerika sudah berada di tengah-tengah antara armadanya dan konvoi invasi. Pasukan invasi Jepang berada dalam bahaya. Takagi memerintahkan pesawat-pesawatnya segera menyerang Neosho dan Sims lalu pulang ke kapal induk secepat mungkin. Pukul 11.15, pengebom torpedo dan pesawat tempur membatalkan misi, dan kembali ke kapal-kapal induk mereka sementara 36 pesawat pengembom tukik menyerang dua kapal Amerika Serikat.

Empat pengebom tukik menyerang Sims dan sisanya menjadikan Neosho sebagai sasaran. Tiga buah bom tepat mengenai kapal perusak Sims yang pecah jadi dua, dan langsung tenggelam dengan menewaskan semua awak. Dari 192 awak hanya 14 yang selamat. Neosho terkenal 7 bom. Salah satu pengebom tukik terkena tembakan antipesawat dan menghujam ke tanker Neosho. Setelah rusak berat dan mesin mati, Neosho dibiarkan terapung-apung dan tenggelam perlahan di (). Sebelum semua sistem mati, Neosho masih sempat memberitahukan telah diserang kepada Fletcher lewat radio, dan berada dalam keadaan gawat. Namun rincian selanjutnya tentang siapa dan apa yang menyerang Neosho tidak diterima karena terganggunya transmisi radio. Neosho juga salah memberikan koordinat posisinya ().

Pesawat penyerang Amerika Serikat melihat kapal induk Shōhō dalam jarak dekat di timur laut Kepulauan Misima pada pukul 10.40 dan mulai menyerang. Kapal induk Jepang dilindungi oleh enam pesawat tempur Zero dan dua pesawat tempur Tipe 96 yang terbang sebagai patroli udara bersenjata, sementara pesawat-pesawat lainnya sedang disiapkan di dekat bawah untuk menyerang kapal induk Amerika Serikat. Kapal induk Shōhō dikelilingi kapal-kapal penjelajah dalam formasi berlian, masing-masing dengan jarak  hingga .

Penyerang pertama, skuadron Lexington yang dipimpin Letnan Kolonel William B. Ault menghantam Shōhō dengan dua bom seberat  dan lima torpedo hingga menyebabkan kerusakan parah. Pada pukul 11.00 skuadron Yorktown menyerang Shōhō yang sudah terbakar dan hampir tidak bergerak lagi. Mereka menjatuhkan 11 bom atau lebih seberat  dan paling sedikit dua torpedo lagi. Shōhō hancur dan tenggelam pada pukul 11.35 (). Cemas akan kedatangan serangan udara lainnya, Gotō menarik mundur kapal-kapalnya ke arah utara, tetapi memerintahkan kapal perusak Sazanami untuk kembali memunguti awak yang selamat. Hanya 203 dari 834 awak kapal induk Shōhō yang selamat. Tiga pesawat Amerika Serikat jatuh dalam serangan, termasuk dua SBD dari Lexington dan satu dari Yorktown. Total 18 pesawat yang dibawa Shōhō hilang tetapi tiga pesawat tempur patroli udara bersenjata berhasil mendarat darurat di laut dekat Deboyne dan selamat. Pukul 12.10, pesan dikirim ke TF17 tentang keberhasilan misi, pilot SBD dari Lexington dan komandan skuadron Robert E. Dixon mengatakan "Scratch one flat top! Signed Bob."