Etter forgjeves forsøk på å slukke brannene ble mesteparten av besetningen fra «Hiryū» evakuert. Resten av den japanske flåtestyrken fortsette å seile nordøstover i et forsøk på å avskjære de amerikanske hangarskipene. Til tross for et forsøk på å senke fartøyet, en japansk jager beskjøt henne med torpedo, holdt «Hiryū» seg flytende. Tidlig neste morgen ble hun observert av et fly fra det japanske eskortehangarskipet «Hōshō». Det vakte håp om at hun kunne berges, eller slepes tilbake til Japan. Kort etter at hun ble observert sank «Hiryū». Kontreadmiral Tamon Yamaguchi, sammen med skipssjefen, Tomeo Kaku, valgte å gå ned med skipet, noe som muligens gjorde at Japan tapte sin beste hangarskipsoffiser.