在美国鱼雷机投雷的同时，VS-2 中队的俯冲轰炸机也进行了轰炸，“翔鹤” 舰岛后方被击中，桅杆变形折断，右舷的一个高射炮台和机炮群指挥所严重受损，“翔鹤”号上 30 人阵亡，62 人 受伤，还有 32 人失踪。完成轰炸后返回的 SBD 继续遭到 日军战斗机的追击，一架 SBD 同大队失散后独自返航，但由于燃料耗尽而在罗塞尔岛迫降，机组获救。而另外一小队前去攻击“瑞鹤”号的 SBD 机群中，由约翰 . 大卫 . 温菲尔德海军少尉驾驶的飞机在攻击时炸弹未能投放，他再次转向试图进行再次攻击，其后下落不明。“瑞鹤”及时规避了俯冲轰炸机的攻击，美国飞机投下的炸弹未能击中它，不过由于高速转向，“瑞鹤”号上的一架未能进行系留的飞机连同一名整备兵一起被甩下海，此外还有 3 名整备兵在躲避这架飞机时受伤。掩护这队 SBD 的 2 架 F4F 在攻击过程中击落了一架 A6M。随后，他们同另一批 A6M 进 行了混战，F4F 面对更加灵活的 A6M 无法占据有利位置， 结果一架飞机被击落，飞行员失踪。
美国在这次攻击中以 4 架战斗机和 3 架俯冲轰炸机被击落、2 架俯冲轰炸机和 1 架鱼雷机迫降、1 架俯冲轰炸机失踪，15 名机组阵亡和失踪的代价将“翔鹤”号击伤，并击落击伤数架日本战斗机。
就在美国飞机对日舰攻击的同时， 由 69 架飞机组成的日本攻击机群也对美国航空母舰进行了围攻，美国舰队没有日本舰队那样的天气掩护，因此形势比日军舰队更为险恶。
5 月 8 日上午准备出动的“瑞鹤”号上的机群
当天早上 0800 时，一架返航的执行侦察任务的 SBD 报告称发现有 12 架来历不明的飞机在距离 TF.17 约 80 公里处，随后“约克城”号也报告发现距离舰队约 28 公里处有 3 架飞机，弗莱彻建议菲奇增派飞机进行警戒。不久之后，“列克星敦”号也报告发现有 A6M 战斗机出现，不过实际上这些飞机是返航的美国侦察机。因为舰队中的大部分战斗机已经随同攻击机群出击，负责舰队空中掩护的只有 VF-2 中队的 8 架和VF-5 中队的 9 架战斗机，而且由于此前负责掩护的 F4F 机群大多数飞机燃料即将耗尽而不得不降落加油，所以美军舰队上空仅有 9 架战斗机在进行掩护，因此菲奇决定派遣 SBD 升空，用这些俯冲轰炸机来抵挡对方的鱼雷机。0812 时，“列克星敦”号先后起飞了 10 架 SBD，其中 VB-2 中队有 6 架，VS-2 中队有 4 架，这两队飞机分别在航空母舰的左右两侧约 600 米的高度飞行，距离航空母舰约 5500 米。从这时到 0850 时之间，早上派出去的负责侦察的 SBD 也陆续返回。就在最后一批的 2 架飞机着舰后不久，“约克城”号上的雷达就发现了日军攻击机群的信号。这时美国舰队上空有 8 架F4F 和 18 架SBD 在执行防空巡逻， 但是战斗机此时的飞行时间都已经超过1 个小时。
双方之间的距离约 70 公里。美国舰队立即行动起来，5 分钟后，两艘航空母舰将航速增加到 25节并迎风航行，“列克星敦”号在 5 分钟的时间里放出了 5 架 F4F 和 5 架 SBD，这些 SBD 正是早上执行侦察任务的那批飞机，飞行员才刚刚离开座舱只有 40 多分钟。“约克城”号同时也起飞了相同数量的战斗机和俯冲轰炸机。
珊瑚海海战中“列克星敦”号上的 VS-2 中队的 SBD-3“无畏”俯冲轰炸机，飞行员是利普尔上尉，他声称在作战中击落了 7 架日本飞机，显然是过于夸大了。
“约克城”号的战斗机升空后立即开始爬升， 不过在此过程中这些升空的战斗机在接受引导时出现了对飞机待命高度指挥的混乱。很快，爱德华 . 塞尔斯特伦海军少尉就报告发现日军飞机正迎向飞来，这批飞机分为三层，最高位置的为护航的 A6M 战斗机，中间为俯冲轰炸机，最下方是鱼雷机，飞行高度在 3000-3900 米之间。VF-42 中队长拉姆齐少校此时带领的机群的飞行高度在3000 米左右，无法及时占领阵位对高度较高的俯冲轰炸机进行攻击，同时如果从下方攻击的话， 这些战斗机也会受到零战的拦截，因此他决定从日军俯冲轰炸机下方通过。塞尔斯特伦少尉判断自己的飞机由于爬升率低，无法及时拦截俯冲轰炸机因此决定攻击下方的鱼雷机，于是他驾驶飞机脱离了一心想攻击俯冲轰炸机的拉姆齐的小队向日军鱼雷机编队进行俯冲，他第一轮射击便将一架 B5N 击落，随后他便陷入到同“瑞鹤”号的战斗机之间的混战中，塞尔斯特伦受到多架 A6M 围攻，并迫使他两次同零战进行迎头攻击。不过塞尔斯特伦还是成功脱离，事后他声称除了那架B5N 外还击落了 2 架 A6M。
VS-5 中队的 SBD 也试图截击这队日军鱼雷机，但是他们遭到了日军战斗机的拦截，不但没有对鱼雷机实施拦截，还损失惨重。这个中队的8 架 SBD 分为两个小队，分别由伍德哈尔上尉和斯托克顿 . 伯尔尼 . 斯特朗上尉指挥。伍德哈尔的小队飞行在云层的下方，他们在 0916 时同日军战斗机相遇，这些战斗机是“瑞鹤”号上的第14 小队，他们从 SBD 的左上方切入到伍德哈尔分队并发动攻击。这个分队的两架 SBD 被日军战斗机击落。而斯特朗上尉的分队同样被击落 2 架， 肯德尔 . 卡尔 . 坎贝尔少尉驾驶的飞机被 A6M 的20mm 机炮打掉了机尾，两名机组均阵亡。
一架掠过护航的美国驱逐舰的 B5N 鱼雷机，由于两艘航空母舰分开导致美国舰队的防空火力被迫分散，也使日军的突击行动更容易实施。。
先前起飞巡逻的由麦科马克和哈斯组成的 F4F 机队在返回航空母舰时接到了待命的命令， 随后又根据指示飞到航空母舰上空，这时他们发现了日军的俯冲轰炸机机群，这些飞机就在他们的正下方，组成单纵队，麦科马克立即带领哈斯翻转并进入俯冲，对这些俯冲轰炸机进行掠袭， 随后麦科马克在急速拉起时对这些 D3A 进行第二次攻击，他从下方击中了一架 D3A，他并未看到这架飞机冒烟，而航空母舰上的观察员则看到这架飞机带着炸弹坠毁在海上。另一队先前起飞的F4F 双机编队在返回航空母舰时看到了 4 架 F4F 在同 6 架 A6M 进行空战，于是他们也加入进去， 布拉斯菲尔德上尉在向这些飞机进行俯冲时抓到了一架D3A 并将其击落，随后他被 3 架A6M 围攻， 一发子弹将他的座机上的时钟击中，布拉斯菲尔德的左脚也被子弹打伤，他钻入云层后躲开了日本战斗机的攻击。其余的美国战斗机也对日军机群进行攻击，由于战斗发生在舰队附近空域，舰艇上的防空炮火同样也对这些进行激战中的美国战斗机形成威胁。而且由于战斗机引导员的失误， 美军拦截飞机的位置距离舰队过近，这就使其无法及时成功拦截日军的攻击机群，日军攻击飞机从而得以突破了防卫。
遭到空袭时的“列克星敦”号
