Pertempuran Laut Karang
Pertempuran > Pertempuran antarkapal induk, hari kedua > Akhir pertempuran

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, tetapi 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.
Sekitar pukul 14.30, Hara memberi tahu Takagi bahwa hanya ada 24 pesawat Zero, delapan pengebom tukik, dan empat pesawat torpedo yang operasional. Takagi cemas bahan bakar kapal makin menipis. Bahan bakar kapal penjelajah tersisa 50%, sementara bahan bakar di kapal perusaknya hanya tersisa 20%. Pukul 15.00, Takagi memberitakan Inoue tentang keberhasilan pesawat-pesawat Jepang menenggelamkan dua kapal induk Amerika Serikat, Yorktown dan kapal induk kelas "Saratoga," tetapi kerugian besar dalam bentuk pesawat-pesawat yang hancur menyebabkan dirinya tidak dapat meneruskan memberi perlindungan udara untuk invasi. Inoue akhirnya memerintahkan konvoi invasi untuk kembali ke Rabaul karena sebelumnya pesawat pengintai Inoue juga sudah melihat kapal-kapal Crace pada hari itu. Operasi MO ditundanya hingga 3 Juli 1942, dan memerintahkan armadanya untuk berkumpul di timur laut Kepulauan Solomon untuk memulai Operasi RY. Zuikaku dan kapal-kapal pengawalnya mengubah haluan ke arah Rabaul, sementara Shōkaku dipulangkan ke Jepang.
Di atas Lexington, semua api telah dipadamkan grup pengendali kerusakan, dan kapal induk ini kembali ke kondisi siap beroperasi. Namun pada pukul 12.47, percikan dari motor listrik yang tidak dijaga menyulut uap bensin di dekat pos kontrol pusat kapal. Ledakan yang terjadi menewaskan 25 orang awak, dan menimbulkan api besar. Sekitar pukul 14.42, sebuah ledakan besar lainnya terjadi, dan menimbulkan api kedua yang dahsyat. Ledakan ketiga terjadi pukul 15.25, dan pada pukul 15.38, awak kapal Lexington mulai meninggalkan kapal pada pukul 17.07. Setelah menyelamatkan para awak kapal, termasuk Fitch dan nakhoda kapal induk Frederick C. Sherman, kapal perusak Phelps pada pukul 19.15 menembakkan lima torpedo ke Lexington yang sedang terbakar untuk menghabisinya. Lexington tenggelam di kedalaman laut 2.400 fathom pada pukul 19.52 (15°15′S 155°35′E﻿ / ﻿15.250°S 155.583°E﻿ / -15.250; 155.583). Dua ratus enam belas dari total 2.951 awak kapal induk Lexington tewas terbawa ke dasar samudra beserta 36 pesawat. Phelps dan kapal-kapal perang lain yang mengawal Lexington segera meninggalkan lokasi untuk bergabung dengan Yorktown dan kapal-kapal pengawalnya. Mereka berangkat pada pukul 16:01, dan TF17 mengundurkan diri ke barat daya. Pada malam itu, MacArthur memberitakan kepada Fletcher bahwa delapan dari pesawat B-17 miliknya telah menyerang konvoi invasi, dan sekarang sedang mengundurkan diri ke arah barat laut.
Pada malam itu, Crace membebastugaskan Hobart yang sudah dalam keadaan kritis bahan bakar. Bersama kapal perusak Walke yang memiliki masalah mesin, keduanya berlayar menuju Townsville. Crace tidak sengaja mendengar laporan radio bahwa konvoi invasi musuh telah dipulangkan kembali. Namun, Crace tidak mengetahui Fletcher sudah menarik mundur kapal-kapalnya, dan terus melakukan patroli bersama kapal-kapal TG17.3 di Laut Koral untuk mencegah pasukan invasi Jepang meneruskan rencana menyerbu ke Port Moresby.