Pertempuran Laut Karang
Pertempuran > Pertempuran kapal induk, hari pertama > Operasi siang hari

Pesawat-pesawat Amerika Serikat pulang dan sudah mendarat di kapal induk masing-masing pada pukul 13.38. Pada pukul 14.20, pesawat-pesawat tadi sudah dipersenjatai kembali dan siap diberangkatkan untuk menyerbu Kesatuan Invasi Jepang ke Port Moresby atau kapal-kapal penjelajah Gotō. Walaupun demikian, Fletcher masih cemas tentang keberadaan kapal-kapal induk Jepang yang lainnya. Ia mendapat berita bahwa sumber-sumber intelijen Sekutu memperkirakan paling sedikit ada empat kapal induk Jepang yang dikerahkan dalam Operasi MO. Fletcher berkesimpulan hari akan mulai gelap untuk memulai serangan pada saat kapal-kapal pengintainya dapat menemukan kapal-kapal induk Jepang yang lain. Oleh karena itu, serangan lain untuk hari itu diputuskannya untuk ditunda. Ia memutuskan terus berlayar di bawah lindungan awan tebal sementara pesawat-pesawat tempur terus dipersiapkan untuk bertahan. Fletcher mengubah haluan TF17 ke barat daya.
Setelah menerima berita tentang karamnya Shōhō, Inoue memerintahkan konvoi invasi untuk mengundurkan diri sementara ke utara. Takagi yang pada saat itu berlokasi di 225 mil laut (417 km) timur TF17 diperintahkannya untuk menghancurkan kapal induk Amerika Serikat. Ketika konvoi invasi sedang mengubah haluan, delapan pesawat B-17 Angkatan Darat Amerika Serikat datang menjatuhkan bom-bom, tetapi tidak mengenai sasaran. Gotō dan Kajioka diperintahkan untuk menyiapkan kapal-kapal mereka di selatan Kepulauan Rossel untuk pertempuran laut malam hari bila kapal-kapal Amerika Serikat muncul dalam jarak tempur.
Pukul 12.40, pesawat amfibi Jepang yang berpangkalan di Deboyne melihat dan melaporkan armada Crace berada di posisi 175 derajat, 78 mil laut (144 km) dari Deboyne. Pukul 13.15, sebuah pesawat Jepang dari Rabaul melihat armada Crace, tetapi menyampaikan laporan yang salah. Menurut pesawat dari Rabaul, armada Crace terdiri dari dua kapal induk dan berada di posisi 205 derajat, 115 mil laut (213 km) dari Deboyne. Berbekal laporan tersebut, Takagi yang masih menunggu kembalinya pesawat-pesawat yang menyerang Neosho, mengubah haluan kapal ke barat pada pukul 13.30. Takagi memberitakan Inoue pada pukul 15.00 bahwa kapal-kapal induk Amerika Serikat berada paling tidak 430 mil laut (796 km) di sebelah barat posisinya, dan armadanya tidak dapat menyerang pada hari itu.
Dua kelompok pesawat penyerang dari Rabaul yang sudah mengudara sejak pagi hari itu dikerahkan staf Inoue untuk menuju ke posisi kapal-kapal Crace dilaporkan berada. Kelompok pertama terdiri dari 12 pengebom Tipe 1 dilengkapi torpedo. Kelompok kedua terdiri dari 19 pesawat serang darat Mitsubishi Tipe 96 yang dipersenjatai dengan bom. Kedua kelompok pesawat tersebut menemukan dan mulai menyerang kapal-kapal Crace pada pukul 14.30. Dalam laporan, mereka mengklaim telah menenggelamkan kapal tempur kelas "California" serta merusakkan sebuah kapal tempur dan sebuah kapal penjelajah. Pada kenyataannya, kapal-kapal Crace tidak ada yang rusak, dan empat pesawat Tipe 1 ditembak jatuh. Beberapa saat kemudian, tiga pesawat B-17 dari Angkatan Darat Amerika Serikat secara tidak sengaja mengebom kapal-kapal Crace, tetapi tidak menimbulkan kerusakan.
Crace pada pukul 15.26 berbicara melalui radio dengan Fletcher bahwa dirinya tidak dapat menyelesaikan misi tanpa dukungan udara. Crace mengundurkan diri ke arah selatan ke posisi sekitar 220 mil laut (407 km) tenggara Port Moresby agar makin jauh dari jarak jangkauan pesawat Jepang dari darat atau kapal induk, sambil tetap cukup dekat untuk mengadang armada Jepang bergerak meninggalkan Louisiade lewat Selat Jomard atau Selat Cina. Persediaan bahan bakar di kapal-kapal Crace sudah menipis. Setelah Fletcher memerintahkan pengheningan radio, Crace sama sekali tidak tahu posisi, situasi, atau rencana Fletcher.
Tidak lama selepas pukul 15.00, Zuikaku menangkap pesan (yang tidak benar) dari pesawat pengintai yang berpangkalan di Deboyne. Menurut berita, armada Crace telah mengubah haluan ke tenggara. Staf Takagi berasumsi pesawat pengintainya sedang membayang-bayangi armada Fletcher dan merasa pasti bila kapal-kapal Sekutu tetap melaju ke tenggara, mereka akan berada di dalam jangkauan pesawat-pesawat Jepang beberapa saat sebelum malam tiba. Takagi dan Hara memutuskan untuk segera menyerang memakai kelompok pesawat terpilih, tanpa kawalan pesawat tempur, walaupun berarti pesawat-pesawatnya baru akan kembali setelah gelap.
Hara berusaha mengonfirmasikan lokasi kapal-kapal induk Amerika Serikat. Pukul 15.15, Hara memberangkatkan delapan pengebom torpedo sebagai pesawat pencari yang menyapu 200 mil laut (370 km) ke arah barat. Sementara itu, pesawat pengebom tukik yang menyerang Neosho mendarat kembali di kapal induk. Enam pilot pengebom tukik yang baru saja tiba diberi tahu bahwa mereka akan segera diberangkatkan kembali untuk misi lain. Hara hanya memilih awak pesawat yang paling berpengalaman. Pukul 16.15, Hara memberangkatkan 12 pengebom tukik dan 15 pesawat torpedo dengan instruksi terbang 277 derajat hingga 280 mil laut (519 km). Kedelapan pesawat pencari terbang hingga 200-mil-laut (370 km) dan berbalik tanpa melihat adanya kapal-kapal Fletcher.
Pada pukul 17:47, armada TF17 dilindungi naungan awan tebal di posisi 200 mil laut (370 km) sebelah barat armada Takagi mendeteksi pesawat-pesawat Jepang di radar sedang menuju ke arah mereka. Kapal-kapal TF17 mengubah haluan ke tenggara, dan memberangkatkan 11 patroli udara bersenjata Wildcat, termasuk satu pesawat yang diterbangkan oleh James H. Flatley sebagai pencegat. Pesawat-pesawat Jepang begitu terkejut dicegat oleh Wildcat, tujuh pengebom torpedo dan satu pengebom tukik ditembak jatuh. Satu pengebom torpedo rusak berat (dan kemudian jatuh). Sebaliknya hanya tiga Wildcat yang ditembak jatuh.
Setelah menderita kerugian besar akibat serangan Sekutu yang juga mengacaukan formasi kapal-kapal mereka, pimpinan perang Jepang membatalkan misi setelah berunding lewat radio. Pesawat-pesawat Jepang segera membuang persenjataan mereka, dan berbalik arah kembali ke kapal induk. Matahari tenggelam pukul 18.30. Beberapa pengebom tukik Jepang bertemu dengan kapal induk Amerika Serikat di dalam kegelapan sekitar pukul 19.00. Kegelapan membuat mereka tidak sadar sedang mendekati kapal induk musuh. Mereka sempat berputar hendak bersiap untuk mendarat, tetapi dihalau tembakan antipesawat dari kapal perusak armada TF17. Pada pukul 20.00 armada TF17 dan armada Takagi sudah terpisah sekitar 100 mil laut (185 km). Takagi menyalakan lampu sorot di kapal-kapal perangnya untuk membantu pendaratan 18 pesawat yang selamat. Pada pukul 22.00 semua pesawat telah mendarat dengan selamat.
Sementara itu, Neosho pada pukul 15.18 dan 17.18 masih dapat meradiokan ke TF17 bahwa sedang terbawa arus ke arah barat laut dalam kondisi mulai tenggelam. Koordinat yang diberikan sewaktu Neosho melapor pada pukul 17.18 ternyata salah sehingga menyulitkan usaha penyelamatan. Fletcher lalu diberi tahu satu-satunya pasokan bahan bakar yang terdekat dengannya sudah tamat.
Setelah kegelapan malam mengakhiri operasi pesawat-pesawat pada hari itu, Fletcher memerintahkan TF17 untuk melaju ke barat dan bersiap-siap untuk melancarkan pencarian 360 derajat ketika ufuk mulai terang. Armada Crace juga mengubah haluan ke barat agar berada dalam jangkauan tempur dari Louisiade. Inoue mengontak Takagi dengan perintah agar benar-benar menghancurkan kapal-kapal induk Amerika Serikat pada hari berikutnya, dan menunda pendaratan Port Moresby hingga 12 Mei. Takagi memilih untuk sepanjang malam membawa kapal-kapal induknya 120 mil laut (222 km) ke utara agar dirinya dapat berkonsentrasi pada pagi harinya untuk mencari ke arah barat dan selatan. Selain itu, ia ingin memastikan kapal-kapal induknya dapat memberi dukungan perlindungan bagi konvoi invasi. Gotō dan Kajioka tidak dapat mengirimkan posisi dan koordinat kapal-kapal mereka tepat waktu sehingga tidak dapat melakukan serangan malam ke kapal-kapal perang Sekutu.
Kedua belah pihak berharap untuk dapat bertemu satu sama lainnya pada dini hari berikutnya. Sepanjang malam, para awak mempersiapkan pesawat-pesawat penyerang untuk pertempuran keesokan harinya. Sementara itu, awak pesawat yang kelelahan berusaha untuk tidur beberapa jam. Setelah membaca dokumen Jepang tentang Pertempuran Laut Koral, Laksamana Madya H. S. Duckworth dari Amerika Serikat pada tahun 1972 berkomentar, "Tidak diragukan lagi, 4 Mei 1942 di sekitar Laut Koral, adalah kawasan pertempuran paling membingungkan dalam sejarah dunia." Hara di kemudian hari berkata kepada Panglima Tertinggi Yamamoto, Laksamana Matome Ugaki bahwa dirinya begitu frustrasi dengan "nasib buruk" yang dialami Jepang pada 7 Mei hingga ia merasa ingin berhenti dari angkatan laut.