Pertempuran Laut Karang
Pertempuran > Pertempuran antarkapal induk, hari kedua > Serangan ke kapal induk Amerika Serikat

Pukul 10.55. radar CXAM-1 di Lexington mendeteksi pesawat-pesawat Jepang dalam jarak 68 mil laut (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 yard (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 kiri. Tanpa dideteksi, uap avgas menyebar ke kompartemen sekelilingnya. Torpedo kedua melubangi sistem air utama di lambang kiri hingga mengurangi tekanan air di tiga ruang api depan dan menyebabkan masing-masing boiler mati. Walaupun demikian, Lexington masih dapat berlayar dengan kecepatan 24 knot (28 mph; 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 kaki (4.267 m) hingga tiga atau empat menit setelah pesawat torpedo membuka serangan. Sembilan belas pengebom tukik dari Shōkaku 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, tetapi berhasil dikuasai pada pukul 12.33. Pada pukul 11.27, dek landasan Yorktown terkena satu bom seberat 250-kilogram (551 pon) 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.