对攻战
当天夜间，双方舰队都在不停进行机动并制定天明后的作战行动的计划。日军在回收无功而返的攻击机队后向北航行，其位置位于罗塞尔岛东南 280 公里处。而 TF.17 则向南进行机动，位于该岛的南部，处于日军机动部队的正西方方向。
5 月 8 日凌晨，当侦察机可以升空的时间一到，交战双方的侦察机就立即升空，前往预测的方向进行搜寻。TF.17 于 0457 时调整航向，继续向东南方向航行。美国人通过情报已经知道日军的登陆部队在此之前向北折返，但是其机动部队的方位还不明，根据前一天傍晚雷达搜寻到的敌方攻击机群的信号，弗莱彻推断日军航空母舰舰队应当还在珊瑚海海域。
0425 时，“列克星敦”号派出 1 架 VS-2 中队和 4 架VB-2 中队的SBD 进行 360°方位的侦察。其中向北的侦察机搜索半径为 370 公里，向南搜索的侦察机的搜索半径为 280 公里。日军飞机的起飞时间同美国的基本相当，0425 时，“翔鹤” 号派出 4 架 B5N 执行侦察任务，“瑞鹤”号也派出了 3 架 B5N。由于日本机动部队所处海域的天气状况比较恶劣，所以未能派出巡洋舰上的水上侦察机。
海战结束后拍摄到的一架日军用于侦察的 B5N 九七舰攻的残骸
美日双方的侦察机几乎是同时发现对手的航空母舰。0615 时，VS-2 中队的约瑟夫. 格兰特. 史密斯海军中尉发现了日军部队，他在跟踪侦察了5 分钟后发出发现对方包括 2 艘航空母舰在内的舰队的报告，又过了 3 分钟之后，他补充报告了日军部队的编成以及方位的详细情况。随后，在0630 时另一架 SBD 也发现了日军机动部队，在进行了持续跟踪后他报告了对方的位置，不过由于他报告的位置比此前史密斯中尉报告的位置偏北，最后导致执行攻击的“列克星敦”号的攻击机群发生航向偏离。日军发现 TF.17 的时间同美国人相差无几，0622 时，由菅野兼藏飞曹长驾驶的侦察机发现美军航空母舰舰队，随后他利用云层的掩护进行了持续跟踪。
此时对阵双方的力量是美国 TG17.5 特混舰队的“约克城”和“列克星敦”号两艘航空母舰， 135 架舰载机；日本的第 5 航空战队则拥有“翔鹤”和“瑞鹤”号两艘航空母舰，114 架舰载机。在这场历史上第一次航空母舰对攻战中，双方实力基本相当。
TF.17 在派出侦察机之后，于 0600 时先起飞 4 架 F4F 执行警戒任务，担任这个小机队的指挥的就是前一天傍晚截击过日军攻击机队的弗拉特利少校。他的这次起飞没有同对方遭遇，在起飞两个多小时后返回。就在美国侦察机开始报告发现日军航空母舰舰队不久，“列克星敦”号也截获了菅野兼藏的发现美国舰队的电报，该舰的舰长谢尔曼上校根据此报告推断日军飞机将会在0900 时左右对 TF.17 进行攻击。
0708 时，弗莱彻将舰队的舰队指挥权交给菲奇少将，而他则亲自指挥航空作战。“列克星敦”号于 0707 时开始放飞攻击飞机，攻击机群由奥尔特少校担任指挥，该机群共有 VF-2 中队的 9 架 F4F、VS-2 和 VB-2 中队的共 15 架 SBD 以及 VT-2 中队的 12 架 TBD。在机群起飞后不久， 有一架 TBD 由于发动机发生故障被迫抛弃鱼雷后返航。完成集结后，这一队飞机于 0725 时飞向日军机动部队方向。“约克城”号于 0715 时开始起飞攻击机群，这些飞机包括 VF-42 中队的 6 架 F4F、VB-5 中队的 17 架 SBD、VS-5 中队的 7 架 SBD 以及 VT-5 中队的 9 架 TBD。SBD 在出击时每架携带了 1 枚 454kg 炸弹，而 TBD 则每架携带了一条 Mk.13 型航空鱼雷。
在攻击机群起飞时，“列克星敦”号于 0720 时还起飞了 4 架执行巡逻任务的 F4F，随后该舰调整航向回收前期起飞的 4 架巡逻战斗机和 10 架返回的侦察机。就在接收完这批飞机之后，由麦克马克上尉带领的 4 架战斗机起飞执行巡逻任务，此前美国舰只上的雷达发现有一架日军的大型水上飞机在舰队附近，这 4 架飞机起飞后就先前往此前发现这架飞机的位置，不久后麦克马克的僚机瓦莱特 . 阿尔伯特 . 哈斯上尉发现了一架H6K，两人立即对这架飞机发动攻击，他们从 H6K右前方进行掠袭，然后先后从其左上方和右上方两侧进行射击，H6K 拼命采取机动进行规避，但是最终还是被击落。
“约克城“号的机群升空后，VS-5 中队的飞机在 5300 米左右高度飞行，中途他们同相向飞行中的日军机群相遇，该编队的指挥官报告了这些敌机的位置、方位和速度，由于他们并不想同对方做过多纠缠，所以并未对这些日军飞机采取多余的动作。“列克星敦”号的机群跟在“约克城” 号的机群后方，由于出击途中的天气比较恶劣， 在低空飞行的 VT-2 中队同大机群失散，编队单独飞行。
从进行攻击的 TBD-1 上拍摄到的遭到攻击后的“翔鹤”号
日军舰队同美国人采取的行动很相像，在接到侦察机的报告后，MO 机动部队开始迎风航行以放出攻击机群。0700 时，“翔鹤”号起飞了 9 架A6M、19 架 D3A 和 10 架 B5N，“瑞鹤”号则起飞了 9 架 A6M、14 架 D3A 和 18 架 B5N，两艘航空 母舰的攻击机群在集结完毕后于 0730 时分成两个机群向目标方向飞去。同时，“瑞鹤”号起飞数架 A6M 担任舰队的防空巡逻任务。在收到侦察机发出的美国舰载机已经起飞的报告后，两艘航空母舰相继起飞战斗机进行警戒，“翔鹤”号于0745 时拉响战斗警报。
0826 时，“瑞鹤”号回收了 3 架执行侦察的B5N 以及 5 架A6M，根据B5N 的后座乘员的报告， 美国飞机已经接近日军舰队。仅仅过了 6 分钟， 一直向北进行搜索的“约克城”号的机群临近， VB-5 中队的亚瑟 .L. 唐宁中尉首先发现了日军舰队并进行了确认，随后他向该编队的指挥官伯奇少校报告，但是伯奇少校却没有对他进行回应， 紧接着，另一名飞行员在电台中大声呼叫发现左前方有舰船，并报告有一艘航空母舰，接到这次报告后的伯奇少校确认目标并开始接敌。为了让SBD 进行重新编队以及让 VT-5 中队的 TBD 能够跟上，伯奇少校迂回到日本舰队的西侧，此时 MO 机动部队正驶向北面的雷雨区，三艘驱逐舰位于队列最前方，其后跟随着“妙高”和“羽黑”号重巡洋舰，“瑞鹤”号在“羽黑”号右侧后方， 同其相距约 4 公里，“翔鹤”号则跟在“瑞鹤”号后方，位于其左侧，两舰相距约 8-9 公里。队列的最后方则是“古鹰”号和“衣笠”号，同“翔鹤”号也相距约 8-9 公里。“翔鹤”号利用美国飞机进行迂回的间隙起飞战斗机进行迎击，日本舰只上的防空火力也开始向美国机群进行射击。
珊瑚海海战双方态势图
