Pertempuran Laut Karang
Kelompok penyerang dari Lexington terdiri dari sembilan pesawat tempur, 15 pengebom tukik, dan 12 pesawat torpedo yang lepas landas pukul 09.25. Kapal-kapal induk dari kedua belah pihak melaju dengan kecepatan penuh untuk memperpendek jarak terbang yang harus ditempuh pesawat-pesawat mereka ketika pulang.
Pesawat-pesawat pengebom tukik dari Yorktown di bawah pimpinan William O. Burch sampai di kapal-kapal induk Jepang pada pukul 10.32, namun melambatkan pesawat menanti kedatangan skuadron torpedo yang terbang lebih lambat. Mereka bermaksud melakukan serangan secara simultan. Pada waktu itu, Shkaku dan Zuikaku terpisah kira-kira 10.000 yards (9.144 m). Namun Zuikaku tersembunyi oleh hujan deras
tiba-tiba yang dibawa awan rendah menggantung. Kedua kapal induk dilindungi oleh 16 pesawat tempur Zero yang bertugas sebagai patroli udara bersenjata. Pesawat-pesawat pengebom tukik dari Yorktown memulai serangan terhadap Shkaku pada pukul 10.57. Shkaku melakukan manuver drastis, namun dihantam dua bom 1.000-pound (454 kg) yang merobekkan bangunan di atas dek bagian depan kapal dan
menyebabkan kerusakan berat di dek hanggar dan dek landasan. Pesawat-pesawat torpedo dari Yorktown menembakkan semua torpedo yang dibawa namun tanpa hasil. Dua pengebom tukik Amerika Serikat dan dua Zero ditembak jatuh ketika serangan terjadi.
Pesawat-pesawat dari Lexington tiba dan menyerang pada pukul 11.30. Dua pengebom tukik menyerang Shkaku, menghantam kapal induk ini dengan 1.000-pound (454 kg) dan makin memperparah kerusakan. Dua pengebom tukik mengincar Zuikaku, namun luput. Pengebom tukik sisanya dari Lexington tidka berhasil menemukan kapal-kapal induk Jepang di bawah awan tebal. Pengebom torpedo dari Lexington melepaskan 11 buah
torpedo yang tidak satu pun mengenai sasaran. Tiga belas pesawat Zero yang sedang berpatroli menembak jatuh tiga Wildcat.
Setelah dek landasan rusak berat serta 233 awak tewas dan luka, Shkaku tidak lagi dapat beroperasi. Nakhoda Takaji Joshima meminta izin dari Takagi dan Hara untuk meninggalkan pertempuran, dan Takagi setuju. Pukul 12.10, Shkaku dikawal dua kapal perusak menarik diri ke arah timur laut.
Pukul 10.55. radar CXAM-1 di Lexington mendeteksi pesawat-pesawat Jepang dalam jarak 68 nautical miles (126 km), dan mengutus sembilan Wildcat untuk mencegat. Setelah memperkirakan pengebom torpedo Jepang terbang di ketinggian rendah, enam Wildcat terbang menjadi terbang terlalu rendah hingga tidak menemukan pesawat-pesawat Jepang yang terbang di atas mereka. Akibat pesawatnya banyak yang jatuh pada malam
sebelumnya, Jepang tidak dapat melancarkan serangan torpedo secara penuh. Mayor Shigekazu Shimazaki, komandan pesawat torpedo, mengerahkan 14 pengebom torpedo untuk menyerang Lexington dan empat pesawat untuk menyerang Yorktown. Satu pesawat Wildcat menembak jatuh satu pesawat torpedo Jepang, dan 8 pesawat SBD dari Yorktown menghancurkan tiga pesawat torpedo Jepang ketika sedang menurunkan ketinggian hingga posisi serang. Empat SBD ditembak jatuh oleh Zero yang mengawal pesawat torpedo.
Serangan Jepang ke kapal-kapal induk Amerika Serikat dimulai pukul 11.13. Kedua kapal induk terpisah 3.000 yards (2.743 m). Kapal-kapal yang mengawal menembakkan meriam antipesawat. Empat pesawat torpedo menyerang Yorktown namun semuanya luput. Pesawat torpedo sisanya menerapkan taktik militer gerakan menjepit terhadap Lexington yang memiliki radius putar lebih besar dari Yorktown. Pada pukul 11:20, Lexington terkena dua
torpedo Type 91. Torpedo pertama menghantam tanki penyimpanan avgas di lambung. Tanpa dideteksi, uap avgas menyebar ke kompartemen sekelilingnya. Torpedo kedua melubangi sistem air utama di lambang hingga mengurangi tekanan air di tiga ruang api depan dan menyebabkan masing-masing boiler mati. Walaupun demikian, Lexington masih dapat berlayar dengan kecepatan 24 knots (28mph; 44 km/h) menggunakan boiler yang tersisa. Empat pesawat torpedo Jepang ditembak jatuh oleh meriam antipesawat.
Sejumlah 33 pengebom tukik Jepang memutar untuk menyerang dari arah angin bertiup, dan tidak mulai menukik dari ketinggian 14.000 feet (4.267 m) hingga tiga atau empat menit setelah pesawat torpedo membuka serangan. Sembilan belas pengebom tukik dari Shkaku di bawah komando Takahashi mengincar Lexington, sementara 14 pengebom tukik di bawah komando Tamotsu Ema mengincar Yorktown. Pesawat-pesawat Zero
melindungi pesawat-pesawat Takahashi dari serangan empat pesawat Wildcat dari Lexington. Dua Wildcat yang terbang memutar di atas Yorktown dapat menggangu formasi pengebom tukik pimpinan Ema. Pesawat pengebom pimpinan Takahashi merusakkan Lexington dengan dua bom yang mengenai sasaran, serta beberapa lainnya yang hampir luput. Kebakaran terjadi di Lexington, namun berhasil dikuasai pada pukul 12.33. Pada pukul 11.27, dek
landasan Yorktown terkena satu bom seberat 250-kilogram (551lb) yang merupakan bom penembus perisai. Bom menembus hingga empat lapis dek sebelum meledak dan menyebabkan kerusakan struktur serius di ruang penyimpanan pesawat. Total 66 awak tewas dan luka berat. Total hingga 12 bom yang hampir luput merusakkan lambung Yorktown di bawah air. Dua pengebom tukik ditembak jatuh oleh pesawat Wildcat ketika serangan berlangsung.
Setelah pesawat-pesawat Jepang menyelesaikan serangan, mereka mulai ditarik mundur, dan yakin telah menyebabkan kerusakan fatal di kedua kapal induk. Dalam perjalanan pulang, mereka meladeki sekelompok pesawat Wildcat dan SBD. Dalam duel udara tersebut, tiga SBD dan tiga Wildcat ditembak jatuh, sementara Jepang kehilangan tiga pengebom torpedo, satu pengebom tukik, dan satu Zero.
Pada pukul 12.00, pesawat-pesawat penyerang kedua belah pihak sudah dalam perjalanan pulang ke kapal induk masing-masing. Dalam perjalanan pulang, kedua belah pihak saling berpapasan. Duel udara kembali terjadi. Pesawat yang dipiloti Kanno dan Takahashi ditembak jatuh, dan keduanya tewas.
Pesawat-pesawat penyerang pulang dan mendarat di kapal induk masing-masing antara pukul 12.30 dan 14.30. Walaupun mengalami kerusakan, Yorktown dan Lexington keduanya masih dapat dipakai mendarat oleh pesawat-pesawat yang kembali. Selama pendaratan, karena berbagai alasan, pihak Amerika Serikat harus kehilangan lagi lima pesawat SBD, dua pesawat TBD, dan sebuah Wildcat. Sementara itu, Jepang kehilangan
dua pesawat Zero, lima pengebom tukik, dan satu pesawat torpedo. Empat puluh enam dari 69 pesawat Jepang kembali dengan selamat, dan mendarat di Zuikaku. Namun di antaranya, tiga pesawat Zero, empat pengebom tukik, dan lima pesawat torpedo dinyatakan rusak parah hingga tidak mungkin diperbaiki, dan segera dibuang ke laut.
Setelah TF17 mendapatkan kembali semua pesawatnya, Fletcher menimbang-nimbang situasi. Pilot-pilot yang baru pulang melapor bahwa mereka telah membuat sebuah kapal induk Jepang rusak berat, namun satu kapal induk lainnya dapat menghindari dari kerusakan. Fletcher memahami bahwa kedua kapal induknya menderita kerugian besar. Skuadron-skuadron udara yang dimilikinya
juga kehilangan banyak sekali pesawat. Bahan bakar juga menjadi masalah dengan tenggelamnya Neosho. Pukul 14.22, Fitch memberi tahu Fletcher bahwa ia menerima laporan tentang dua kapal induk Jepang yang tidak rusak, dan fakta ini didukung oleh intersepsi radio. Percaya bahwa dirinya sedang menghadapi kapal-kapal induk Jepang yang lebih unggul, Fletcher memutuskan untuk menarik mundur
TF17 dari pertempuran. Fletcher meradiokan ke MacArthur perkiraan posisi kapal-kapal induk Jepang. Ia juga menyarankan agar MacArthur menyerang kapal-kapal induk Jepang dengan pesawat pengebom yang berpangkalan di darat.