在空戰開始之前，格林少校就根據喬治的命令，率領著座頭鯨中隊爬升到6000米高空雲層里面進行隱蔽，當喬治指揮著美洲豹中隊和日軍飛機混戰的時候，座頭鯨中隊趁機成功溜走，準備前往攻擊日軍航母。在飛往日軍艦隊途中，座頭鯨中隊和金凱德少將派出的第一波攻擊機群不期而遇，兩支美軍機群于是合二為一，由「大黃蜂」號艦載機聯隊聯隊長彼得?魯次海軍中校統一指揮。
7點30分，魯次中校率領著美軍攻擊機群成功地到達日軍機動艦隊空，這時候日軍航母正在做著起飛艦載機的準備，不過南雲忠一顯然已經吸取了中途島海戰的教訓，飛機和人員都顯得井然有序、井井有條。負責警戒的「零」式戰斗機分隊很快就發現了在3000米空中向著日軍艦隊全速飛來的美軍攻擊機群，馬如狼似虎地撲了過來。執行護航任務的架「野貓」式戰斗機立刻前和「零」式戰斗機進行糾纏，為美軍轟炸機和魚雷機創造突破攻擊的機會。面對1:2的數量劣勢，美軍戰斗機飛行員發揚出不畏犧牲的頑強精神，就算是挨了「零」式戰斗機的子彈，也還是不顧一切地往前沖，為了掩護後面的軍，機槍不斷轟鳴著向迎頭而來的16架「零」式戰斗機進行瘋狂掃射，簡直就是一副擺明了同歸于盡的打法，這讓信奉武士道精神的小日本飛行員也不得不肅然起敬。
「野貓」式戰斗機的奮戰終于給轟炸機和魚雷機創造了機會，盡管遭到日軍戰斗機的攔截，有2架「無畏」式轟炸機被擊落，但是其他美軍轟炸機和魚雷機還是突破成功，向南雲忠一的旗艦「翔鶴」號發起了攻擊。在這之前，金凱德少將派出的偵察機里面，已經有2架「無畏」式轟炸機向日軍機動艦隊發起了攻擊，他們不顧9架「零」式戰斗機的攔截，勇敢地攻擊了日軍輕型航母「瑞鳳」號，「瑞鳳」號雖然迅速掉頭規避，同時施放煙霧掩護自己，但還是被2枚炸彈成功命中。「瑞鳳」號艦尾起火，飛行甲板也遭到破壞，幸虧當時航母面的艦載機大多已經起飛，否則後果不堪設想。
「翔鶴」號的護航艦只立刻展開猛烈的高射炮火保護旗艦，天空中布滿了高射炮炮彈爆炸後產生的黑色花朵，死亡的陰影籠罩著奮不顧身的美軍飛行員。「瑞鶴」號一邊組織全部防空火力對空射擊，一邊全力進行規避，但是相比于美軍艦隊而言，小日本的防空組織水平和防空火力精度就要差很多，所以美軍飛機最終還是成功地突破了「翔鶴」號高射炮火的攔截。這一次，「無畏」式轟炸機並沒有采取常規的60－70度角的高空大角度俯沖轟炸，而是沿著「翔鶴」號的艦首方向進入，在200米的低空以20度的攻擊角度實施輪番投彈。雖然剛開始的時候，「無畏」式轟炸機投下的幾枚炸彈都沒有命中目標，但是緊接著就有4枚炸彈連續命中「翔鶴」號飛行甲板中部，另外還有2枚炸彈命中艦尾升降機。強烈的爆炸撕碎了「翔鶴」號的飛行甲板，把航母的飛行跑道炸出了一個直徑5米左右的大窟窿，摧毀了機庫和附近的幾門炮塔，把艦尾升降機炸得七扭八拐，幸好「翔鶴」號面的大部分艦載機都已經起飛，才沒有造成更大的損害。猛烈的爆炸引起熊熊大火，火借風勢開始席卷整個航母，美軍飛行員從空中望去，「翔鶴」號就猶如一座岩漿噴涌的火山島。「翔鶴」號的通訊系統遭到破壞，航速降至20節，南雲忠一被迫把司令部轉移到航母附近的「嵐」號驅逐艦面，
「翔鶴」號艦長草山佑二海軍大佐一邊組織消防隊員趕緊救火，一邊指揮著航母試圖躲進不遠處的雷雨區里面進行隱蔽，然而美軍的6架「復仇者」式魚雷機這時候又從雲層里面鑽了出來，堵住了「翔鶴」號的退路。「復仇者」式魚雷機幾乎是貼著海浪向日軍航母發射了魚雷，2條魚雷成功命中了「翔鶴」號的輪機艙。輪機長田岩信介海軍兵曹長向草山佑二報告︰「大佐閣下，電線和消防系統遭到破壞，輪機艙開始進水，主機已經停車，艦身傾斜度，該考慮棄艦了！」
「不行，現在還不到時候，」草山佑二斷然拒絕道，「我馬給‘鈴谷’號巡洋艦發信號，讓它向我們靠攏，實在不行就拖著我們走好了。」
「翔鶴」號漂浮在海面動彈不得，正好成為了美軍第二波攻擊機群的活靶子。10分鐘之後，美軍第二攻擊波的3架「無畏」式轟炸機、架「復仇者」式魚雷機、架「野貓」式戰斗機，飛臨「翔鶴」號空進行輪番攻擊，又有1枚炸彈和3條魚雷成功命中已經幾乎是靜止狀態的「翔鶴」號。小日本航母面頓時響起了一陣此起彼伏、驚天動地的爆炸聲，美軍飛行員估計是大火引爆了「翔鶴」號的彈藥艙。
「鈴谷」號巡洋艦冒著美軍飛機的狂轟濫炸前來救援，「翔鶴」號幸存的高射炮，也在垂死掙扎地繼續進行對空射擊。美軍飛機于是開始轉而攻擊「鈴谷」號，1枚炸彈和2條魚雷成功命中目標並且將其擊沉，而旁邊的「翔鶴」號這時候也已經開始緩緩下沉，美軍飛行員這才心滿意足地離開。
金凱德少將派出的第三波攻擊機群沒有發現日軍航母蹤影，于是轉而攻擊了日軍「霧島」號戰列艦和「築摩」號巡洋艦，將「築摩」號擊傷。
南雲忠一派出的第一波攻擊機群被仙人掌航空隊和特混艦隊艦載機聯手成功攔截之後，第二波攻擊機群于點鐘到達特混艦隊空，對「企業」號發動了攻擊，但是「企業」號和旁邊護航的「南達科他」號戰列艦都裝備有大量新式的四聯裝40毫米機關炮，並且使用了最新式的對飛機具有極大殺傷力的VT近炸引信炮彈，這種炮彈的特點是引信不接觸目標就能夠直接爆炸，沒有延遲時間和觸發機構，完全依靠炮彈自身內部的敏感裝置來感應目標的存在、速度、距離、方向，在距離目標一定距離的時候就可以爆炸，這樣就大幅度地提高了美軍高射炮對空中目標的毀傷概率和毀傷效果，並且大大地減少了彈藥的消耗量。
從「翔鶴」號起飛的日軍九九式轟炸機首先發起攻擊，但是它們在俯沖的時候就被擊落了一大半，只有2枚炸彈分別命中「企業」號的飛行甲板和機庫，但是損傷並不嚴重。隨後從「瑞鶴」號起飛的日軍九七式魚雷機也投入了攻擊，但是在攻擊之前就被美軍的「野貓」式戰斗機和高射炮火給擊落了7架，剩下的9架九七式魚雷機從左右兩側對「企業」號實施魚雷夾擊，但是都被「企業」號艦長阿瑟?戴維森海軍校指揮航母成功規避。就在日軍飛機進行攻擊的時候，日軍伊－21號潛艇也乘火打劫，發射魚雷將「企業」號的護航艦「波特」號驅逐艦擊沉。
近藤信竹在7點14分從「隼鷹」號面起飛了17架九九式轟炸機和12架「零」式戰斗機，作為日軍的第三波攻擊機群。當日軍機群到達特混艦隊空，準備對美軍航母發動攻擊的時候，金凱德少將已經利用兩次空襲之間的間隙，集中了「企業」號和「大黃蜂」號的戰斗機全力保護特混艦隊。所以日軍飛機剛剛鑽出雲層開始俯沖，就遭到了「野貓」式戰斗機的凶猛攔截，攻擊隊形完全被打亂，當場就被擊落7架九九式轟炸機和2架「零」式戰斗機。而當日軍飛機好不容易突破「野貓」式戰斗機的攔截，飛到美軍航母空的時候，又遭到了密集高射炮火的襲擊，最終日軍投下的炸彈之中只有2枚成功命中「大黃蜂」號，在飛行甲板後部爆炸，引發起了一場大火，不過「大黃蜂」號面的消防隊員很快撲滅了大火。日軍飛機同時還攻擊了護航的「南達科他」號戰列艦和「聖胡安」號巡洋艦，使這兩艦各中一彈，受了輕傷。
午9點鐘，當近藤信竹得知「翔鶴」號已經沉沒，而美軍2艘航母尚未遭到重創的消息，頓時感到形勢對日軍頗為不利，于是他立刻命令前進部隊和機動部隊合兵一處，開始掉頭緩慢北撤，企圖引誘美軍特混艦隊進行追擊，然後集中優勢兵力發動反擊。但是金凱德少將考慮到美軍雖然已經取得了巨大戰果，但是「企業」號和「大黃蜂」號也都已經有傷在身，而且如果繼續追擊，就有可能進入日軍岸基航空兵的打擊範圍之內。于是金凱德少將決定見好就收，率領特混艦隊向東返回努美阿基地，在返航途中，金凱德少將特意向仙人掌航空隊發電表示感謝︰「我謹代表特混艦隊全體官兵，向仙人掌航空隊的所有飛行員表示誠摯的謝意，你們的英勇作戰對于今天的勝利至關重要！」
「伙計們，你們干得真不錯，金凱德將軍已經向我們發來了賀電，表示感謝。同時我還有一個好消息要告訴大家，南雲忠一那老小子的旗艦‘翔鶴’號也已經被擊沉了！」從金凱德少將發來的電報面，喬治得知格林少校率領的座頭鯨中隊和特混艦隊派出的第一波攻擊機群，成功地重創了南雲忠一的旗艦「翔鶴」號，而接著跟的第二波攻擊機群又直接把它給炸沉了。
「哇哦，干得真漂亮！」「美利堅萬歲！」「哈哈，日本佬該哭著回家了！」「不知道南雲忠一那個老小子死掉沒有？」亨德森機場面頓時響起了美軍飛行員的陣陣歡笑聲。
「好了，大家靜一靜，我們的活還沒有干完呢，現在日本佬的艦隊已經開始北撤，但是我們的特混艦隊因為2艘航母都有傷在身，無力進行追擊，所以這個光榮而艱巨的任務就交給了我們仙人掌航空隊，現在我命令美洲豹和抹香鯨立刻起飛，追擊日本佬的艦隊！」喬治還沒等大家的高興勁完全緩過來，就又下達了作戰命令，不過好在午返航之後，喬治已經命令美軍飛行員抓緊時間就餐休息，做好隨時起飛的準備。
隨著喬治的一聲令下，美洲豹中隊現在剩下的15架「閃電」式戰斗機和抹香鯨中隊現在剩下的1架「無畏」式轟炸機，陸續騰空而起，依然還是在喬治的率領之下，開始向著東北方向追擊日軍艦隊。因為只有「閃電」式戰斗機可以執行遠程護航任務，所以美洲豹中隊的飛行員們也只有辛苦一點，再次陣，而「無畏」式轟炸機因為還有座頭鯨和抹香鯨2個中隊，所以倒是還可以進行輪換休息，不必連續出擊。