Omtrent én time etterpå kom «Hiryū»s andre angrepsbølge mot «Yorktown, bestående av ti B5N torpedofly og seks A6M jagerfly som eskorte. De midlertidige reparasjonene hadde vært så effektive at de japanske flyverne antok at «Yorktown» måtte være et annet, uskadet hangarskip. To torpedoer fra angrepet traff, «Yorktown» mistet all fremdrift og utviklet en 23 graders krengning til babord. Fem torpedofly og to jagerfly ble skutt ned i dette angrepet.