TÀU SÂN BAY MỸ vs TÀU SÂN BAY NHẬT BẢN: Mặt trận Thái Bình Dương (1941-1945) (Phần 3: Trận Biển San Hô tháng 5-1942)

Giai đoạn tác chiến đầu tiên do Nhật Bản đề ra ngay khi chiến tranh bùng nổ bao gồm việc chiếm đóng Philippines, Mã Lai thuộc Anh, Đông Ấn Hà Lan, Miến Điện và Rabaul. Trong Giai đoạn Tác chiến Thứ hai, Nhật dự định mở rộng chiều sâu chiến lược bằng cách kiểm soát miền đông New Guinea, New Britain, quần đảo Aleutian, Midway, Fiji, Samoa và các “điểm chiến lược trong khu vực Australia”. Sau khi chiếm được Rabaul, giới quân sự Nhật cho rằng cần phải chiếm thêm các vị trí ở phía nam để tạo chiều sâu phòng thủ, bao gồm miền đông New Guinea và Tulagi ở quần đảo Solomon. Một khi các điểm này nằm trong tay Nhật, họ có thể thiết lập một mạng lưới căn cứ không quân nhằm đánh bại các cuộc phản công của phe Đồng minh. Theo đó, vào ngày 29 tháng 1 năm 1942, Bộ Tổng Tham mưu Hải quân Nhật phê chuẩn kế hoạch chiếm đóng Lae, Salamaua, Tulagi và Port Moresby ở miền đông New Guinea. Trong đó, Port Moresby đặc biệt quan trọng vì nếu như họ chiếm được, Nhật sẽ loại bỏ mối đe dọa từ các cuộc ném bom tầm xa của Mỹ nhằm vào Rabaul, đồng thời mở đường cho máy bay Nhật tiếp cận Biển San Hô và các mục tiêu ở đông bắc Australia.

Giai đoạn đầu của Giai đoạn Tác chiến Thứ hai diễn ra khi Lae và Salamaua bị chiếm vào ngày 8 tháng 3. Tuy nhiên, cục diện chiến trường Nam Thái Bình Dương thay đổi hoàn toàn vào ngày 10 tháng 3 khi máy bay từ các tàu sân bay Lexington và Yorktown của Mỹ tấn công đội quân đổ bộ ở Lae–Salamaua. Đòn đánh này khiến Nhật phải tạm ngưng các bước tiến tiếp theo tại Nam Thái Bình Dương cho đến khi được tăng viện đủ mạnh nhằm ứng phó khả năng Mỹ can thiệp bằng lực lượng tàu sân bay.

Trong tháng 3, khả năng điều một phần lực lượng tàu sân bay của Hạm đội Liên hợp Nhật Bản hỗ trợ tiến công ở Nam Thái Bình Dương vẫn chưa rõ ràng. Bộ Tổng Tham mưu Hải quân và Đại Bản doanh Đế quốc Nhật Bản nghiêng về phương án tiếp tục mở rộng xuống phía nam, lên kế hoạch đánh chiếm New Caledonia, Fiji và Samoa sau khi chiến dịch chiếm Port Moresby được thực hiện lại. Trong khi đó, Đô đốc Yamamoto lại ưu tiên mặt trận Trung tâm Thái Bình Dương, nơi ông muốn lôi kéo Hạm đội Thái Bình Dương của Mỹ vào một trận đánh quyết định – nhằm tiêu diệt lực lượng tàu sân bay Mỹ mà ông xem là trọng tâm sức mạnh của đối phương. Yamamoto muốn trì hoãn mọi bước tiến ở Nam Thái Bình Dương cho đến sau trận đánh Midway, mà ông tin đó sẽ là đòn quyết định. Trong tuần đầu tháng 4, Yamamoto đã chấp thuận kế hoạch Midway nhưng để làm vừa lòng Bộ Tổng Tham mưu nên ông đồng ý để Hải đội Tàu sân bay số 5 của Kido Butai yểm trợ chiến dịch chiếm cảng Moresby trước khi được điều động sang mặt trận Midway.

Chiến dịch MO (tên gọi của Hải quân Nhật cho kế hoạch chiếm Port Moresby) quy tụ khoảng 60 tàu dưới quyền Phó Đô đốc Inoue Shigeyoshi – Tư lệnh Lực lượng Nam Hải. Lực lượng này bao gồm hai tàu sân bay hạm đội Shokaku và Zuikaku, tàu sân bay hạng nhẹ Shoho, sáu tàu tuần dương hạng nặng, ba tàu tuần dương hạng nhẹ và 15 tàu khu trục. Tổng cộng khoảng 250 máy bay được huy động cho chiến dịch, trong đó 140 chiếc hoạt động trên ba tàu sân bay. Giai đoạn đầu chiến dịch là chiếm Tulagi ở phía nam quần đảo Solomon vào ngày 3 tháng 5 nhằm bảo vệ sườn trái chiến dịch và mở rộng phạm vi trinh sát đường không. Việc đánh chiếm Tulagi sẽ được hỗ trợ bởi lực lượng chính của chiến dịch MO, trong đó có Shoho và bốn tàu tuần dương hạng nặng.

Giai đoạn tiếp theo của chiến dịch MO tập trung vào việc vô hiệu hóa sức mạnh không quân và hải quân Đồng minh. Đô đốc Inoue xem không quân Đồng minh đóng trên đất liền là mối đe dọa lớn nhất đối với chiến dịch đổ bộ vào Port Moresby. Vấn đề đặt ra cho phía Nhật là các căn cứ chủ chốt của Đồng minh tại đông bắc Australia nằm ngoài tầm hoạt động của máy bay oanh tạc xuất phát từ Rabaul. Trong khi đó, các chỉ huy Nhật ở địa phương cho rằng không có tàu sân bay Mỹ nào hiện diện tại Nam Thái Bình Dương – dù cuộc đột kích ngày 10 tháng 3 của Fletcher đã chứng minh điều ngược lại. Chính vì tin rằng không có tàu sân bay Mỹ, nên nhiệm vụ chính của Lực lượng Tấn công MO (MO Striking Force) – bao gồm hai tàu sân bay hạm đội dưới quyền Phó Đô đốc Takagi Takeo – là tấn công các căn cứ không quân của quân Đồng minh ở Australia. Để giảm thiểu nguy cơ bị phát hiện sớm, lực lượng này sẽ đi qua giữa đảo San Cristobal và Espiritu Santo, tiến vào Biển San Hô từ hướng đông – thay vì từ phía bắc như phía Mỹ dự đoán – với mục tiêu tiến hành một cuộc không kích bất ngờ vào căn cứ không quân Townsville vào ngày 7 tháng 5.

Sau cuộc không kích bất ngờ vào Townsville, các tàu sân bay Nhật sẽ tiến hành tiếp dầu và di chuyển vào trung tâm Biển San Hô để đón đánh và tấn công lực lượng hải quân Đồng minh phản ứng. Nếu cần, các cuộc không kích bổ sung sẽ được tiến hành nhằm vào những căn cứ không quân khác của Đồng minh. Sau khi Chiến dịch MO kết thúc, các tàu sân bay sẽ yểm trợ việc chiếm đóng hai đảo Ocean và Nauru. Chỉ sau đó, cả ba tàu sân bay tham gia Chiến dịch MO mới được phép quay về Nhật Bản để chuẩn bị cho chiến dịch đánh chiếm Midway.

Chiến dịch MO dự kiến sẽ lên đến đỉnh điểm bằng cuộc đổ bộ vào Port Moresby vào ngày 10 tháng 5. Điều này đòi hỏi đoàn vận tải chở quân chậm rãi phải di chuyển một hành trình dài hơn 1.000 hải lý từ Rabaul, bắt đầu từ ngày 4 tháng 5. Lực lượng chủ lực của MO sẽ trực tiếp yểm trợ đoàn vận tải sau khi hoàn thành nhiệm vụ bảo vệ cuộc đổ bộ lên Tulagi. Trong khi đó, Lực lượng yểm hộ MO được lệnh thiết lập một căn cứ thủy phi cơ tại đảo Deboyne, nằm giữa quần đảo Louisiades, để hỗ trợ trinh sát trên không.

Kế hoạch tác chiến MO của người Nhật là một sự pha trộn giữa kỳ vọng lạc quan và các giả định không có cơ sở. Nó đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa nhiều lực lượng đóng quân cách xa nhau — trong đó bất kỳ sự chậm trễ nào cũng có thể khiến toàn bộ chiến dịch rơi vào hỗn loạn. Bản thân kế hoạch phức tạp này đã gặp phải sự phản đối từ chính các đô đốc được giao nhiệm vụ thực hiện. Chuẩn Đô đốc Hara, chỉ huy Hải đội Tàu sân bay số 5, đã khuyến cáo không nên tiến hành các đợt không kích vào Australia, chủ yếu vì ông cho rằng không thể nào đạt được yếu tố bất ngờ. Cùng với việc ngày càng có nhiều dấu hiệu cho thấy tàu sân bay Mỹ vẫn hiện diện ở Nam Thái Bình Dương, điều này khiến Yamamoto ra lệnh hủy bỏ kế hoạch không kích vào các căn cứ của Australia. Từ thời điểm này, nhiệm vụ chính của Lực lượng Tấn công MO là tiêu diệt các tàu sân bay Mỹ.

Việc sử dụng không quân như thế nào để bảo vệ đoàn đổ bộ MO trên hành trình đến Port Moresby trở thành một thách thức nghiêm trọng. Không đoàn 25 đóng tại Rabaul không đủ tầm bay để tấn công các căn cứ không quân của Đồng minh ở Australia, vì vậy trách nhiệm phòng không cho đoàn vận tải được giao cho tàu sân bay hạng nhẹ Shoho với vỏn vẹn 12 tiêm kích. Với lực lượng ít ỏi như vậy, việc bảo vệ đoàn tàu khỏi các đợt không kích trong hai ngày cuối — đặc biệt là trên quãng đường 350 hải lý cuối cùng tới Port Moresby — là cực kỳ khó khăn, nếu không muốn nói là bất khả thi. Điểm yếu chí mạng trong kế hoạch Chiến dịch MO nằm ở sự xem nhẹ hoàn toàn vai trò của đối phương. Việc chỉ huy động một phần của Kido Butai tham gia chiến dịch không những khiến khả năng thành công bị đe dọa mà còn đẩy hai tàu sân bay Nhật vào nguy cơ bị tiêu diệt riêng lẻ. Nếu bị đánh chìm hoặc hư hại, chúng sẽ không thể tham gia chiến dịch đánh Midway mang tính quyết định. Hai tàu sân bay thuộc Hải đội Tàu sân bay số 5 là lợi thế then chốt của Hải quân Nhật trong cán cân lực lượng với bốn tàu sân bay của Mỹ. Bằng cách đặt cược lực lượng chủ lực này vào một chiến dịch thứ yếu như MO, Yamamoto đã vô tình đặt cả chiến dịch Midway sống còn của mình vào tay định mệnh tại Biển San Hô.

Chỉ thị đầu tiên của Đô đốc Ernest King dành cho Đô đốc Nimitz sau khi tiếp quản Hạm đội Thái Bình Dương là giữ vững Hawaii và Midway tại Trung tâm Thái Bình Dương, đồng thời bảo vệ các tuyến đường biển liên lạc tới Australia. Việc Nhật Bản chiếm được Rabaul vào ngày 23 tháng 1 đã làm dấy lên lo ngại rằng Fiji hoặc New Caledonia sẽ là mục tiêu kế tiếp. Đáp lại, Mỹ đã điều lực lượng đặc nhiệm do tàu sân bay Lexington dẫn đầu tới Nam Thái Bình Dương vào tháng 1, và lực lượng của Yorktown nối gót vào giữa tháng 2. Sau cuộc không kích vào Tokyo, Nimitz đã được King phê chuẩn cho phép điều động Enterprise và Hornet xuống Nam Thái Bình Dương, nhưng lực lượng này không thể tới Biển San Hô sớm hơn ngày 14–16 tháng 5. Quyết định điều toàn bộ lực lượng tấn công của Hạm đội Thái Bình Dương về phía nam là một bước đi táo bạo của Nimitz, vì nó để lại Trân Châu Cảng không được tàu sân bay nào bảo vệ. Tuy nhiên, việc tập trung cả bốn tàu sân bay về phía Nam suýt chút nữa đã tạo nên một cơ hội tuyệt vời để tiêu diệt lực lượng Kido Butai theo từng phần.

Trái ngược với kế hoạch tác chiến phức tạp của Nhật, kế hoạch của Mỹ cho trận đánh sắp tới lại đơn giản hơn. Lực lượng Đồng minh hỗn hợp được đặt dưới quyền chỉ huy của Chuẩn Đô đốc Frank Jack Fletcher. Ngày 22 tháng 4, Nimitz cảnh báo Fletcher về chiến dịch tấn công sắp diễn ra của Nhật và cung cấp ước tính về quy mô lực lượng địch, được đánh giá bao gồm ba hoặc bốn tàu sân bay. Fletcher được giao nhiệm vụ ngăn chặn cuộc tiến công của Nhật bằng cách gây tổn thất cho tàu chiến và máy bay địch. Tuy nhiên, Nimitz không chỉ đạo cụ thể cách thức thực hiện – điều đó hoàn toàn do Fletcher tự quyết định. Đến ngày 29 tháng 4, Nimitz gửi thêm chỉ thị kèm theo thông tin tình báo mới cập nhật. Theo đó, các mục tiêu tấn công của Nhật được dự đoán là Port Moresby và Tulagi. Tình báo xác định có bốn lực lượng chính của Nhật – một lực lượng đổ bộ đánh Tulagi và Port Moresby, một lực lượng yểm trợ, và một lực lượng tàu sân bay. Ước tính về số lượng tàu sân bay địch được điều chỉnh xuống còn ba, nhưng tình báo vẫn không phát hiện được hướng tiếp cận từ phía đông của các tàu sân bay Nhật.

Lực lượng của Fletcher bao gồm Lực lượng đặc nhiệm 17 (TF 17) với tàu sân bay Yorktown, ba tàu tuần dương và bốn tàu khu trục, cùng Lực lượng đặc nhiệm 11 (TF 11) với tàu sân bay Lexington, hai tàu tuần dương và năm tàu khu trục. Chiến lược của Fletcher là giữ khoảng cách ngoài tầm trinh sát trên không từ Rabaul (khoảng 700 hải lý) và chờ thời cơ thuận lợi để đánh chặn lực lượng Nhật đang tiến vào Biển San Hô hoặc di chuyển dọc quần đảo Solomon. Sau khi hai nhóm tác chiến hội quân vào ngày 1 tháng 5, Fletcher quyết định di chuyển lực lượng tới vị trí cách Guadalcanal 325 hải lý về phía nam để sẵn sàng phản ứng trước mọi động thái của Nhật Bản. Kế hoạch của Fletcher đơn giản nhưng linh hoạt. Được giao phân nửa số tàu sân bay đang hoạt động của Hạm đội Thái Bình Dương, ông thể hiện sự thận trọng kết hợp với tinh thần tấn công có tính cơ hội. Mục tiêu trọng tâm của ông là bảo vệ Port Moresby. Tuy nhiên, Fletcher bị hạn chế nghiêm trọng bởi năng lực trinh sát trên không và nguồn lực hậu cần – những yếu tố vượt quá khả năng kiểm soát của ông. Nếu cần chỉ ra điểm yếu trong kế hoạch, đó chính là sự tập trung quá mức vào khu vực Biển San Hô và hướng tiếp cận tới Port Moresby. Không có cuộc trinh sát đường không nào được triển khai ở phía đông quần đảo Solomon – nơi mà mối đe dọa lớn nhất đang âm thầm hình thành mà Fletcher không hề hay biết. Việc triển khai các tàu để chở dầu của ông cũng có thiếu sót, một lần nữa bắt nguồn từ việc không nhận thức được nguy cơ đang ẩn nấp ở sườn phía đông.

Chiến dịch MO bắt đầu diễn ra vào cuối tháng Tư. Ngày 28 tháng 4, 5 chiếc thuyền bay H6K4 Type 97 được triển khai tới căn cứ tại đảo Shortland thuộc quần đảo Solomon. Với tầm bay rộng, những máy bay này có khả năng bao phủ phần lớn khu vực Biển San Hô. Ngày hôm sau, lực lượng đổ bộ Tulagi rời Rabaul và Lực lượng chủ lực của Nhật rời khỏi Truk. Đến ngày 1 tháng 5, Lực lượng Tác chiến MO cũng khởi hành từ Truk.

Trận chiến chính thức bắt đầu vào sáng ngày 3 tháng 5 khi các đơn vị lính đổ bộ đặc nhiệm Hải quân Nhật (Special Naval Landing Force) đổ bộ lên các đảo Tulagi và Gavutu ở phía nam quần đảo Solomon mà không gặp phải sự kháng cự nào. Việc chiếm đóng được yểm trợ bởi không quân từ Rabaul và từ tàu sân bay hạng nhẹ Shoho, lúc này đang án ngữ cách Tulagi 180 hải lý về phía tây.

Tuy nhiên, ngay từ giai đoạn đầu, kế hoạch đồng bộ hóa chặt chẽ của chiến dịch MO đã bắt đầu gặp trục trặc. Lực lượng Tác chiến được giao một nhiệm vụ tưởng chừng đơn giản: vận chuyển 9 máy bay tiêm kích Zero từ Truk đến Rabaul. Việc này được lên lịch vào ngày 2 tháng 5, khi các tàu sân bay sẽ ở vị trí gần Rabaul nhất trong hành trình tiến xuống phía nam. Tuy nhiên, khi chín chiếc Zero cất cánh, chúng buộc phải quay lại vì thời tiết xấu. Nỗ lực được lặp lại vào ngày hôm sau, nhưng cũng bị thời tiết cản trở và một chiếc tiêm kích đã bị mất tích. Kết quả là Lực lượng Tác chiến bị trễ hai ngày so với kế hoạch, song phía Nhật vẫn tiếp tục vì họ cho rằng việc tăng viện các tiêm kích cho Rabaul là thiết yếu nếu Không đoàn số 25 muốn giành ưu thế trên không ở khu vực Port Moresby. Sự việc nhỏ này đã phơi bày mức độ mong manh của một kế hoạch gần như không có dư địa cho những vấn đề phát sinh — chỉ một việc đơn giản như chuyển giao chín máy bay chiến đấu cũng đủ khiến cả chiến dịch chệch nhịp.

Trong lúc các tàu sân bay Nhật bị mắc kẹt với nhiệm vụ vận chuyển thất bại, thì vào tối ngày 3 tháng 5, Chuẩn Đô đốc Fletcher nhận được báo cáo về cuộc đổ bộ của Nhật tại Tulagi. Đây chính là thông tin mà ông đã chờ đợi để mở cuộc tấn công. Từ sáng ngày 3, lực lượng TF 17 của Fletcher đang di chuyển chậm theo hướng tây vào trung tâm Biển San Hô, trong khi Lexington và TF 11 vẫn đang hoàn tất việc tiếp dầu. Do tuân thủ lệnh tuyệt đối giữ im lặng vô tuyến, Fletcher không hề biết chính xác vị trí của TF 11. Vì vậy, khi nhận tin về cuộc đổ bộ của Nhật, ông quyết định hành động ngay với lực lượng đang có trong tay – TF 17. Đến 20 giờ 30 phút, Fletcher ra lệnh tăng tốc lên 27 hải lý/giờ, đưa TF 17 tiến về phía bắc, để kịp đánh trả lực lượng Nhật ngoài khơi Tulagi vào bình minh ngày 4 tháng 5.

Sau khi chiếm đóng Tulagi, lực lượng đổ bộ Nhật rơi vào tình trạng không có yểm trợ đường không. Shoho đã rời khu vực để làm nhiệm vụ hộ tống đoàn tàu đổ bộ đến Port Moresby, trong khi Lực lượng Tác chiến MO vẫn còn kẹt ở khu vực Rabaul, tiếp tục vật lộn với nhiệm vụ vận chuyển máy bay đầy trắc trở. Do đó, khi máy bay từ Yorktown xuất hiện trên bầu trời Tulagi vào sáng ngày 4 tháng 5, các tàu Nhật đang neo ngoài khơi hoàn toàn bất ngờ và gần như không có khả năng tự vệ.

Vào lúc 06 giờ 30 phút, Yorktown bắt đầu xuất kích đợt không kích đầu tiên trong số bốn đợt tấn công được thực hiện trong ngày. Đợt này bao gồm 28 máy bay ném bom bổ nhào Dauntless và 12 máy bay ném ngư lôi Devastator. Không có tiêm kích hộ tống vì người Mỹ không trông đợi sự kháng cự nào từ phía đối phương. Đội máy bay đến khu vực Tulagi lúc 08 giờ 20 phút. Mục tiêu giá trị nhất là tàu rải thủy lôi cỡ lớn Okinoshima và hai tàu khu trục. Tàu khu trục Kikuzuki bị trúng bom, phải lao lên bãi biển và bị loại khỏi vòng chiến đấu. Đợt không kích đầu tiên nhanh chóng được tiếp nhiên liệu và vũ khí để tái xuất. Vào khoảng giữa trưa, Yorktown tiếp tục phóng đợt thứ hai với 27 chiếc Dauntless và 11 Devastator. Đợt tấn công thứ ba, bao gồm 21 máy bay ném bom bổ nhào, được phóng đi lúc 14 giờ. Ngoài ra, bốn chiếc tiêm kích Wildcat cũng được triển khai để quét sạch các thủy phi cơ Type 97 đang neo trong cảng Tulagi. Tuy nhiên, kết quả tổng thể của loạt tấn công cường độ cao này không quá ấn tượng. Phía Mỹ báo cáo đã đánh chìm hai tàu khu trục, một tàu buôn, bốn tàu tuần tra và buộc một tàu tuần dương hạng nhẹ phải lao lên bãi. Trên thực tế, chỉ có tàu khu trục Kikuzuki, ba tàu quét mìn nhỏ và bốn sà lan đổ bộ bị đánh chìm. Kết quả có ý nghĩa nhất là việc tiêu diệt 5 chiếc thủy phi cơ Type 97 nhờ các đợt bắn phá từ những chiếc Wildcat. Phía Nhật tổn thất gồm 87 binh sĩ thiệt mạng và 124 người bị thương.

Ngay sau đợt không kích vào Tulagi, Fletcher đã cho lực lượng của mình rút lui nhanh về phía nam để tránh bị phản công. Sáng hôm sau, lực lượng TF 17 đã hội quân với TF 11 ở vị trí cách Guadalcanal khoảng 325 hải lý về phía nam. Từ đây, Fletcher cho lực lượng chuyển hướng đông nam và bắt đầu tiếp dầu cho TF 17. Khoảng 11 giờ, một chiếc tiêm kích Wildcat từ Yorktown đã bắn rơi một thủy phi cơ Type 97 cất cánh từ đảo Shortland. Dù chiếc máy bay này không kịp gửi tín hiệu cầu cứu, việc nó bị bắn hạ cũng giúp người Nhật suy đoán được tương đối chính xác vị trí một tàu sân bay Mỹ.

Trong suốt ngày 5 tháng 5, cả hai bên đều không nắm được vị trí chính xác của đối phương. Sau cuộc không kích vào Tulagi, Lực lượng Tác chiến MO của phía Nhật đã di chuyển đến khu vực phía đông nam để truy lùng tàu sân bay Mỹ, dự đoán rằng nó vẫn còn gần Tulagi. Tuy nhiên, do Yorktown đã di chuyển về phía nam nên phía Nhật không tìm thấy gì và quyết định trở lại kế hoạch ban đầu: vòng qua đảo San Cristobal ở cực nam Solomon và rẽ về phía tây vào chiều tối ngày 5. Kế hoạch sẽ là tiếp nhiên liệu vào ngày 6, tại một vị trí cách Tulagi khoảng 180 hải lý về phía tây, rồi sau đó tiến vào biển San hô.

Dù Fletcher không hề biết vị trí của các tàu sân bay Nhật, ông vẫn nhận được nhiều báo cáo từ lực lượng không quân mặt đất của MacArthur về sự di chuyển của tàu chiến Nhật ở vùng biển Solomon, bao gồm cả báo cáo về sự hiện diện của tàu sân bay. Vào trưa ngày 4 tháng 5, một máy bay ném bom Mỹ báo cáo phát hiện một tàu sân bay ở ngoài khơi đảo Bougainville. Sau đó Fletcher được báo cáo được xác định đó là chiếc Kaga (dù thực tế là không phải). Ngày 5 tháng 5, một báo cáo khác cũng đề cập đến một tàu sân bay Nhật ở phía tây nam Bougainville — thực tế là Shoho đang di chuyển lên phía bắc để hộ tống đoàn đổ bộ MO.

Vào ngày 6 tháng 5, Fletcher thống nhất toàn bộ lực lượng dưới quyền thành Lực lượng đặc nhiệm 17 (Task Force 17 - TF 17). Tổng cộng ông nắm trong tay 2 tàu sân bay, 8 tàu tuần dương (trong đó có 2 chiếc của Australia) và 11 tàu khu trục. Trong điều kiện thời tiết xấu dần, Fletcher cho lực lượng tiến về phía đông nam đồng thời cũng tiếp tục việc tiếp dầu. Các đợt trinh sát buổi sáng từ TF 17 không phát hiện gì — một chiếc Dauntless đã kết thúc đường bay chỉ cách Lực lượng Tác chiến MO 20 hải lý. Vào khoảng trưa, lực lượng không quân của MacArthur báo cáo phát hiện một tàu sân bay và 4 tàu chiến khác ở tây nam Bougainville. Trinh sát buổi chiều từ TF 17 bay đến 275 hải lý về phía bắc và tây bắc cũng không thu được kết quả. Do sự tập trung trinh sát của lực lượng Đồng minh chủ yếu ở phía tây quần đảo Solomon và vùng Louisiades, Fletcher vẫn hoàn toàn không biết rằng các tàu sân bay Nhật thực tế đang ở vị trí cách ông ở phía đông bắc.

Dù máy bay trinh sát Mỹ của Fletcher không tìm thấy gì, radar trên TF 17 vào lúc 10 giờ 15 phút lại phát hiện một tín hiệu nghi là máy bay trinh sát Nhật. Dù các tiêm kích Wildcat không thể bám được mục tiêu, Fletcher phải giả định rằng lực lượng của ông đã bị phát hiện. Không có thêm tin tức từ các máy bay trinh sát của mình, ông buộc phải dựa vào các báo cáo từ không quân mặt đất và tình báo điện đàm mà Nimitz cung cấp: người Nhật sẽ đánh Port Moresby vào ngày 7 tháng 5, và đoàn đổ bộ sẽ đi qua eo Jomard thuộc Louisiades trong ngày 7 hoặc 8. Do đó, tối ngày 6 tháng 5, Fletcher cho TF 17 tiến về phía tây bắc, tăng tốc để sáng ngày 7 sẽ đến vị trí cách đảo Deboyne 170 hải lý về phía đông nam nhằm tấn công lực lượng Nhật được báo cáo ở gần đảo Misima.

Liên lạc radar của Mỹ vào sáng ngày 6 hóa ra là một thủy phi cơ Type 97 của Nhật — đây là lần đầu tiên phía Nhật nắm được vị trí tương đối chính xác của tàu sân bay Mỹ. Báo cáo chỉ ra TF 17 nằm cách Tulagi 420 hải lý về phía tây nam, dù thực chất sai lệch khoảng 50 hải lý, với hướng và tốc độ cũng không chính xác. Thông tin này đến tay Đô đốc Takagi lúc 10 giờ 50 phút nhưng các tàu sân bay Nhật lúc đó đang tiếp dầu. Theo tính toán, tàu sân bay Mỹ nằm cách họ 350 hải lý về phía nam (thực tế là 300 hải lý). Mãi đến trưa, Shokaku và Zuikaku mới được lệnh tách ra cùng 2 tàu khu trục để tiến về phía nam. Đô đốc Hara đã lựa chọn thận trọng: ông không ra lệnh tấn công tầm xa hay mở thêm đợt trinh sát vì sợ lộ vị trí.

Cả hai bên đều đã bỏ lỡ cơ hội trong ngày 6 tháng 5. Máy bay trinh sát Mỹ suýt nữa đã phát hiện ra Lực lượng Tác chiến MO vào buổi sáng. Ngược lại, phản ứng dè dặt của Hara trước tin tình báo quý giá là khó hiểu. Lúc này, cán cân dường như nghiêng về phía Nhật: họ có ý niệm khá rõ về vị trí của các tàu sân bay Mỹ, trong khi Fletcher vẫn cho rằng đối phương đang ở phía tây bắc. Khả năng Hara phục kích trong ngày hôm sau là rất thực tế. Khi cả hai lực lượng đang tiến gần nhau, một cuộc chạm trán giữa các tàu sân bay vào ngày 7 tháng 5 là điều gần như không thể tránh khỏi.

Vào buổi sáng ngày 7 tháng 5, cả hai bên đều nhận ra mình đang ở vị trí không thuận lợi. TF 17 ở cách đảo Rossel khoảng 150 hải lý về phía nam, nằm giữa hai lực lượng chính của Nhật Bản. Lực lượng Xâm lược MO đang ở phía bắc eo biển Jomard, được yểm trợ bởi Lực lượng Chủ lực đóng ở phía tây bắc đoàn tàu vận tải. Lực lượng Tấn công MO ở cách Tulagi khoảng 300 hải lý về phía tây nam, tức cách Fletcher khoảng 200 hải lý về phía đông nam. Mục tiêu của Fletcher là tấn công lực lượng Nhật trong Biển Solomon, bao gồm cả các tàu sân bay mà ông cho rằng đang ở đâu đó phía nam Bougainville. Ông vẫn hoàn toàn không biết vị trí thật sự của các tàu sân bay do Takagi chỉ huy. Người Nhật vẫn hy vọng phục kích các tàu sân bay Mỹ không ngờ tới, nhưng Lực lượng Tấn công đã bị chậm tiến độ. Hơn nữa, lực lượng tàu sân bay Mỹ lúc này đang chặn đường tiến của Lực lượng Xâm lược và còn ở gần các tàu vận tải hơn cả các tàu sân bay Nhật. Fletcher có thể chọn chờ đợi và phản ứng theo động thái của người Nhật, nhưng phía Nhật sẽ phải buộc đưa ra quyết định nhanh chóng nếu muốn chiến dịch diễn ra đúng kế hoạch.

Bên nào nhận được thông tin chắc chắn đầu tiên về tàu sân bay của đối phương thì nhiều khả năng sẽ là bên ra đòn trước, và như vậy sẽ giành được lợi thế to lớn. Các sự kiện trong ngày 7 tháng 5 đã được định hình bởi hàng loạt sai lầm, khiến cả hai bên đều đánh mất cơ hội tung ra đòn tấn công đầu tiên mang tính quyết định. Các máy bay của phe Đồng minh xuất phát từ căn cứ trên đất liền vẫn tiếp tục tập trung vào khu vực phía bắc quần đảo Louisiades và Biển Solomon. Fletcher bổ sung cho nỗ lực này bằng một đợt trinh sát buổi sáng gồm mười chiếc Dauntless từ tàu Yorktown, được phóng đi vào khoảng 06 giờ. Những máy bay này được phân công trinh sát theo các hướng tây bắc, với phạm vi lên tới 250 hải lý. Phía Nhật tiến hành công tác trinh sát rất kỹ lưỡng, với các máy bay xuất phát từ Rabaul, Shortlands, Tulagi và căn cứ thủy phi cơ mới được thiết lập trên đảo Deboyne, phụ trách các khu vực tìm kiếm ở phía nam quần đảo Louisiades. Hara quyết định sử dụng mười hai máy bay ném ngư lôi Type 97 từ tàu sân bay để trinh sát trong phạm vi từ hướng 160 đến 270 độ, tầm xa tối đa 250 hải lý. Các máy bay trinh sát bay theo cặp, trong đó khu vực cực nam được đảm nhiệm bởi một số tổ bay Type 97 ít kinh nghiệm nhất.

Sáng ngày 7 tháng 5, Fletcher quyết định tách Nhóm tác chiến TG 17.3 do Chuẩn Đô đốc người Anh Crace chỉ huy. Grace được giao cho ba tàu tuần dương (trong đó có hai chiếc của Úc) và ba tàu khu trục. Nhiệm vụ của ông là ngăn chặn Lực lượng Xâm lược MO vượt xuống phía nam quần đảo Louisiades. Quyết định tách lực lượng này gây nhiều tranh cãi, vì nó làm giảm đi một phần ba lực lượng hộ tống vốn đã yếu của các tàu sân bay Fletcher, đồng thời đặt một lực lượng tàu mặt nước không có yểm trợ trên không vào tầm tấn công của máy bay Nhật xuất phát từ đất liền. Hơn nữa, còn có nghi vấn liệu lực lượng yếu ớt của Crace có thể hoàn thành nhiệm vụ được giao hay không. Nếu trận chiến tàu sân bay diễn biến bất lợi cho phía Mỹ, người Nhật sẽ dễ dàng quét sạch lực lượng của Crace. Ngược lại, nếu trận chiến trên không diễn ra thuận lợi cho phía Mỹ, người Nhật sẽ buộc phải đình chỉ cuộc đổ bộ. Lý lẽ của Fletcher là: nếu trận chiến tàu sân bay khiến cả hai bên bị tổn thất nặng và tạm thời trung hòa lẫn nhau — như thường thấy trong các cuộc diễn tập của Hải quân Mỹ trước chiến tranh — thì Grace sẽ ở vị trí thuận lợi để ngăn chặn bước tiến của Nhật vào Biển San Hô. Trong hoàn cảnh lúc đó, đây dường như là một bước đi phòng ngừa hợp lý của Fletcher.

Khu vực tác chiến tương đối hẹp lúc này đã đầy ắp tàu chiến và máy bay, khiến các báo cáo tiếp xúc bắt đầu lần lượt được gửi lên cho các chỉ huy của mỗi bên. Hara là người đầu tiên nhận được một báo cáo tiếp xúc đáng tin cậy, và hành động tiếp theo của ông sẽ được đề cập trước tiên. Mười hai chiếc Type 97 được dùng làm máy bay trinh sát đã cất cánh lúc 06 giờ và bay về hướng nam và tây nam. Tuy nhiên, chúng không phát hiện được TF 17 do các tàu Mỹ đã di chuyển lên phía bắc. Sự kiện quan trọng nhất trong ngày xảy ra lúc 07 giờ 22 phút, khi hai chiếc Type 97 của Shokaku ở khu vực cực nam báo cáo phát hiện một lực lượng Mỹ gồm một tàu sân bay, một tàu tuần dương và ba tàu khu trục, chỉ cách lực lượng của Hara 163 hải lý về phía nam. Ngay sau đó là một báo cáo khác cho biết phát hiện một tàu tiếp dầu và một tàu tuần dương cách vị trí tàu sân bay bị phát hiện khoảng 25 hải lý về phía đông nam. Báo cáo này khớp hoàn toàn với ước tính của Hara về vị trí mà ông cho rằng người Mỹ sẽ ở. Ông lập tức phái thêm một chiếc Type 97 khác đi xác nhận và ra lệnh triển khai một đợt tấn công toàn diện. Đến 08 giờ 15 phút, tổng cộng 68 máy bay (gồm 18 chiếc Zero, 24 chiếc Type 97 mang ngư lôi, và 26 máy bay ném bom bổ nhào) dưới quyền chỉ huy của Thiếu tá Takahashi đã lên đường hướng đến vị trí được báo cáo của tàu sân bay Mỹ.

Không mất nhiều thời gian để cuộc phục kích của Hara biến thành một thảm họa tiềm tàng. Khi đến khu vực được báo cáo ngay sau lúc 09 giờ, Takahashi nhanh chóng phát hiện tàu tiếp dầu và tàu hộ tống của nó lúc 09 giờ 12 phút. Ông ra lệnh mở rộng phạm vi tìm kiếm trong khu vực, nhưng sau hai giờ vẫn không tìm thấy thêm mục tiêu nào khác. Trong khi đó, một thủy phi cơ từ tàu tuần dương Kinugasa, khi đang trinh sát ở phía nam quần đảo Louisiades, báo cáo rằng đã phát hiện các tàu sân bay Mỹ ở phía đông nam đảo Rossel. Theo báo cáo này, lực lượng Mỹ gồm một tàu sân bay lớp Saratoga và một tàu sân bay thứ hai, đang trong quá trình phóng máy bay lúc 10 giờ 08 phút. Sự bực tức của Hara gia tăng khi vào 10 giờ 51 phút, chiếc Type 97 từng đưa ra báo cáo ban đầu quay trở lại Shokaku và cho biết nó chỉ nhìn thấy một tàu tiếp dầu, còn báo cáo trước đó về tàu sân bay là sai lầm. Đối mặt với diễn biến đáng báo động này, Hara ra lệnh thu hồi đợt tấn công lúc 11 giờ.

Trước khi quay trở về tàu mẹ, Takahashi cho máy bay ném bom bổ nhào tấn công những mục tiêu duy nhất có trong tầm nhìn. Các ngư lôi mà những chiếc Type 97 mang theo được xem là quá quý giá để lãng phí vào một tàu tiếp dầu. Bốn máy bay ném bom bổ nhào chọn tàu khu trục Sims làm mục tiêu và nhanh chóng đánh trúng ba quả bom 550 lb. Con tàu chìm xuống đuôi trước, gây tổn thất nặng nề về nhân mạng — chỉ có 15 trong số 250 thủy thủ sống sót. Tàu tiếp dầu Neosho bị hơn 30 máy bay ném bom bổ nhào tấn công, bị đạn nổ rải sát thân tàu 15 lần và trúng bảy quả bom. Thiệt hại tăng thêm khi một phi công của Zuikaku, sau khi máy bay bị trúng đạn phòng không và bốc cháy, đã lao thẳng chiếc máy bay đang cháy vào tàu tiếp dầu. Đây là chiếc ném bom bổ nhào duy nhất bị mất trong suốt 18 phút tấn công. Sau trận oanh kích, Neosho bị nghiêng, bốc cháy và mất điện. Con tàu vẫn chưa chìm, nên một nửa thủy thủ đoàn quay trở lại tàu để dập tắt đám cháy. Cuối cùng, Neosho được đánh đắm và những người sống sót còn lại được cứu vào ngày 11 tháng 5 bởi tàu khu trục Henley.

Báo cáo sai lầm về tàu sân bay đã khiến người Nhật lãng phí một cơ hội vàng để phục kích Fletcher và giành chiến thắng trong trận chiến. Những chiếc máy bay cuối cùng từ đợt tấn công không quay trở lại Shokaku và Zuikaku cho đến 15 giờ 15 phút, khiến việc tiến hành một đòn tấn công ban ngày vào các tàu sân bay Mỹ thực sự trở nên bất khả thi. Điểm tích cực duy nhất cho phía Nhật là cuộc tấn công vào Neosho chưa làm lộ vị trí của Lực lượng Tấn công, nhưng Hara không hề biết điều này. Sims đã gửi đi một báo cáo liên lạc về việc phát hiện máy bay địch, nhưng TF 17 không nhận được. Neosho chỉ có thể gửi một báo cáo ngắn lúc 10 giờ 21 phút, thông báo rằng con tàu đang bị ba máy bay tấn công. Một báo cáo chỉ đề cập đến ba máy bay có thể được hiểu rằng đó là các máy bay tầm xa xuất phát từ Tulagi. Chính sự nhầm lẫn này đã khiến Fletcher không biết rằng máy bay từ tàu sân bay Nhật đã phá hủy tàu tiếp dầu yểm trợ của mình.

Trớ trêu thay, các sự kiện vào sáng ngày 7 tháng 5 lại diễn biến gần như tương tự đối với phía Mỹ. Các báo cáo trinh sát bắt đầu được gửi đến Fletcher ngay từ 07 giờ 35 phút. Báo cáo đầu tiên cho biết phát hiện hai tàu tuần dương ở tây bắc đảo Rossel. Tiếp đó, lúc 08 giờ 15 phút, một báo cáo khác cho biết phát hiện hai tàu sân bay và bốn tàu tuần dương ở phía bắc đảo Misima. Báo cáo này có vẻ đáng tin đối với Fletcher, nhưng vị trí được báo cáo nằm cách TF 17 tới 225 hải lý về phía tây bắc, nghĩa là ngoài tầm hoạt động của các tiêm kích Wildcat và máy bay ném ngư lôi Devastator. Tuy nhiên, bộ tham mưu của Fletcher cho rằng cuộc tấn công vẫn có thể thực hiện được, vì lực lượng Nhật được báo cáo đang di chuyển về phía nam, trong khi TF 17 lại đang hướng về phía bắc. Sau khi chờ hơn một giờ, Fletcher ra lệnh tấn công toàn lực. Bắt đầu từ 09 giờ 26 phút, tàu sân bay Lexington phóng đi 10 chiếc Wildcat, 28 chiếc Dauntless và 12 chiếc Devastator. Yorktown tiếp theo lúc 09 giờ 44 phút, với đợt phóng đầu tiên trong hai đợt, tổng cộng 8 chiếc Wildcat, 25 chiếc Dauntless và 10 chiếc Devastator.

Khi các máy bay tấn công bay về phía bắc trong hai đội hình riêng biệt, mọi việc bắt đầu diễn biến bất lợi cho phía Mỹ. Radar Mỹ đã phát hiện nhiều tín hiệu máy bay địch trong khu vực TF 17 suốt buổi sáng. Các Wildcat được phái đi ứng phó không thể tìm thấy máy bay trinh sát Nhật, khiến Fletcher đi đến kết luận đúng đắn rằng tàu sân bay của mình đã bị phát hiện. Lúc 10 giờ 21 phút, báo cáo của Neosho cho biết con tàu đang bị tấn công được gửi đến. Điều khiến Fletcher lo lắng hơn cả là sự trở về của chiếc Dauntless đã từng báo cáo về hai tàu sân bay Nhật. Tổ bay cho biết báo cáo ban đầu đã bị sai — họ thực ra chỉ nhìn thấy bốn tàu tuần dương hạng nhẹ và hai tàu khu trục. Giờ đây, Fletcher phải đối mặt với tình thế tiến thoái lưỡng nan giống như Hara trước đó, nhưng ông quyết định không thu hồi đợt tấn công. Các máy bay xuất phát từ căn cứ trên đất liền của phe Đồng minh đã báo cáo hoạt động mạnh của Nhật trong khu vực mà đợt tấn công của Fletcher dự kiến sẽ diễn ra. Lúc 10 giờ 22 phút, một báo cáo từ Port Moresby cho biết hai giờ trước, một máy bay ném bom B-17 đã phát hiện một lực lượng lớn gồm một tàu sân bay, mười tàu vận tải và mười sáu tàu khác ở phía nam vị trí sai lệch trong báo cáo trước đó về tàu sân bay. Fletcher quyết định chuyển thông tin mới này cho các nhóm tấn công, với hy vọng họ vẫn sẽ tìm thấy mục tiêu đáng giá. Quyết định này đã đưa hai nhóm tấn công của Mỹ đến đúng vị trí của Lực lượng Chủ lực MO, và định đoạt số phận của tàu sân bay hạng nhẹ Shoho. Thời tiết trong khu vực mục tiêu quang đãng, đảm bảo rằng các phi đoàn tấn công Mỹ sẽ nhận diện được mục tiêu ưu tiên cao nhất, chính là tàu sân bay hạng nhẹ. Hoạt động không quân của Mỹ đã buộc Lực lượng Xâm lược MO phải chuyển hướng về phía bắc để tránh bị tấn công, khiến toàn bộ chiến dịch càng bị trì hoãn thêm. Không chỉ vậy, một mối đe dọa khác lại xuất hiện khi lực lượng của Grace bị phát hiện ở phía nam eo biển Jomard và bị báo cáo nhầm là gồm hai thiết giáp hạm, một tàu tuần dương và bốn tàu khu trục.

Tàu sân bay Shoho đang di chuyển cùng bốn tàu tuần dương hạng nặng hộ tống, nằm ngay trên đường bay của hai không đoàn tàu sân bay Mỹ với tổng cộng 93 máy bay. Thời tiết tại khu vực rất quang đãng, Shoho thì chỉ có một nhóm CAP nhỏ đang trực chiến, nên nó đã trở thành mục tiêu cực kỳ dễ tổn thương. Trận chiến đầu tiên và cũng là cuối cùng của Shoho định sẵn sẽ rất ngắn ngủi. Không đoàn của Lexington là bên đầu tiên phát hiện tàu sân bay Nhật vào khoảng 10 giờ 40 phút. Lúc đó, Shoho vừa thu hồi 4 chiếc Zero từ CAP và đang chuẩn bị phóng 6 chiếc Type 97 để thực hiện một đợt tấn công vào TF 17. Khi các máy bay của Lexington bị phát hiện lúc 10 giờ 50 phút, lực lượng CAP của Shoho chỉ còn một chiếc Zero và 2 chiếc tiêm kích Type 96.

Không đoàn của Lexington sau đó đã thực hiện một trong những đòn tấn công phối hợp hiệu quả nhất của bất kỳ không đoàn tàu sân bay nào của Hải quân Mỹ trong suốt cuộc chiến. Chỉ huy không đoàn William Ault ra lệnh cho các máy bay ném bom bổ nhào thuộc đơn vị chỉ huy của ông và phi đội VS-2 tấn công Shoho ngay lập tức, trong khi phần còn lại của không đoàn chuẩn bị cho một cuộc tấn công phối hợp toàn diện. Những chiếc máy bay đầu tiên tấn công lúc 11 giờ 10 phút là ba chiếc máy bay ném bom bổ nhào của Ault, nhưng tất cả đều thả bom trượt mục tiêu khi Shoho ngoặt gấp sang trái. Cú ngoặt vòng tròn gắt này là động tác né tránh tiêu chuẩn của người Nhật, khiến 10 chiếc máy bay ném bom bổ nhào VS-2 theo sau cũng lần lượt thả bom trượt. Hỏa lực phòng không của Nhật không hề hiệu quả, cũng như nỗ lực của 2 chiếc tiêm kích Type 96 trong việc đánh chặn các Dauntless đang bổ nhào. Chiếc Zero duy nhất của lực lượng CAP bắn hạ một chiếc Dauntless bị hư hại trong khi nó đang bổ nhào, rồi bắn hạ thêm một chiếc khác khi nó vừa thoát ra khỏi pha bổ nhào. Tiếp theo là phi đội VB-2, bắt đầu bổ nhào tấn công Shoho lúc 11 giờ 18 phút. Các máy bay này đánh trúng hai quả bom 1.000 lb vào phần trước của sàn bay. Hai quả bom xuyên thủng sàn bay không bọc giáp và phát nổ tại boong chứa máy bay, gây nên những đám cháy dữ dội, được tiếp nhiên liệu bởi xăng và đạn dược của các chiếc Type 97 đang chuẩn bị cất cánh để tấn công TF 17. Trong khi người Nhật tập trung đối phó với các máy bay ném bom bổ nhào, thì những chiếc máy bay ném ngư lôi Devastator của phi đội VT-2 hạ độ cao xuống độ cao tấn công, luồn qua khoảng trống giữa bốn tàu tuần dương hộ tống, rồi bắt đầu thả ngư lôi lúc 11 giờ 19 phút. Đây được xem là một trong những đợt tấn công ngư lôi hiệu quả nhất của Hải quân Mỹ trong toàn bộ chiến tranh — 5 quả ngư lôi Mark 13, vốn thường được cho không đáng tin cậy, đã đánh trúng Shoho và phát nổ. Không có lớp giáp bảo vệ, tàu sân bay hạng nhẹ Shoho nhanh chóng bị ngập nước ngoài tầm kiểm soát. Màn trình diễn xuất sắc này được chỉ huy phi đội ngư lôi của Lexington mô tả như sau:

Khi không đoàn của Yorktown đến khu vực này, có lẽ ai cũng nhận ra rằng Shoho đang bốc cháy và nghiêng nặng đã không còn hy vọng sống sót. Do không có một chỉ huy tấn công duy nhất để điều phối các đợt oanh kích, các phi đội của Yorktown quyết định dồn hỏa lực tiêu diệt con tàu đã bị tàn phế này. Toàn bộ, trừ một chiếc trong số 25 chiếc Dauntless thuộc các phi đội VB-5 và VS-5, đã bổ nhào xuống tấn công tàu sân bay, bắt đầu từ lúc 11 giờ 25 phút. Các phi công Mỹ báo cáo 15 phát trúng đích vào con tàu không còn khả năng cơ động; nguồn Nhật Bản xác nhận có tới 11 quả trúng mục tiêu. Đợt oanh kích dữ dội này khiến Shoho dừng hẳn lại. Vài phút sau, các máy bay Devastator của phi đội VT-2 tiếp tục lao vào tấn công và tuyên bố 10 quả ngư lôi trúng đích. Những thủy thủ Nhật sống sót kể lại rằng có ít nhất hai quả ngư lôi đã đánh trúng, nhưng con số thực tế có lẽ còn cao hơn. Không một tàu sân bay nào có thể chịu nổi một trận đòn khủng khiếp như vậy. Shoho nhanh chóng chìm xuống; chỉ có 203 người sống sót trong tổng số 834 thủy thủ đoàn. Tổn thất của phía Mỹ chỉ là một chiếc Dauntless của Yorktown và hai chiếc của Lexington.

Cả hai không đoàn tàu sân bay của Mỹ đều trở về tàu sân bay của họ trước 14 giờ 50 phút. Các máy bay nhanh chóng được triển khai lại trên sàn bay và chuẩn bị cho những đợt tấn công tiếp theo, nhưng Fletcher đã quyết định không tiến hành thêm một đợt tấn công thứ hai nhằm vào lực lượng Nhật Bản đang được phát hiện ở Biển Solomon, thậm chí cũng không triển khai cuộc trinh sát buổi chiều để tìm lực lượng tàu sân bay chủ lực của Nhật. Đây là một quyết định hợp lý, bởi vì không thể kịp phóng và thu hồi máy bay trước khi trời tối, và thời tiết quanh TF 17 lúc đó cũng rất xấu. Fletcher cảm thấy được khích lệ bởi kết quả trong ngày: các phi công của ông chắc chắn đã đánh chìm tàu sân bay Nhật đầu tiên trong chiến tranh, và đoàn tàu đổ bộ đã được quan sát thấy đang quay đầu về phía bắc. Quan trọng hơn cả, TF 17 đã thoát khỏi một đòn phản công từ phía Nhật. Tuy nhiên, Fletcher vẫn còn một vấn đề nghiêm trọng – ông không có thông tin nào về vị trí của lực lượng tàu sân bay chủ lực Nhật Bản.

Những nỗ lực thất bại của cả hai bên nhằm phục kích lực lượng tàu sân bay chủ lực của đối phương trong ngày 7 tháng 5 không phải là cuộc không kích duy nhất trong ngày. Một trong những sự kiện ít được biết đến hơn của trận chiến là cuộc tấn công lớn của không quân Nhật Bản xuất phát từ đất liền nhằm vào lực lượng TG 17.3 của Crace vào buổi chiều ngày 7 tháng 5. Các tàu tuần dương của Crace di chuyển suốt cả ngày ở phía đông nam eo biển Jomard, chờ đợi lực lượng Nhật xuất hiện và tiến về Port Moresby. Điều này đã khiến chỉ huy Crace nằm trong tầm tấn công dễ dàng của các máy bay ném bom tầm trung xuất phát từ Rabaul, một tình huống rất nguy hiểm vì lực lượng nhỏ này không có yểm trợ trên không. Lực lượng của Crace bị phát hiện vào buổi sáng, và vào khoảng 14 giờ, hai nhóm máy bay ném bom tầm trung G3M2 Type 96 xuất phát từ Rabaul đã tiến vào khu vực. Đợt tấn công đầu tiên gồm 12 máy bay ném bom mang ngư lôi. Các tàu Đồng minh phản ứng bằng hỏa lực phòng không dày đặc, buộc các phi công Nhật phải phóng ngư lôi ở khoảng cách quá xa. Không một quả ngư lôi nào trúng mục tiêu, và 5 máy bay Nhật bị bắn rơi. Khoảng 30 phút sau, 19 máy bay Type 96 khác tiến hành một đợt ném bom từ độ cao lớn, nhưng một lần nữa không con tàu nào của Grace bị trúng bom. Trong các chiến dịch Mã Lai và Đông Ấn Hà Lan, máy bay ném bom xuất phát từ đất liền của Nhật từng đạt hiệu quả cao khi tấn công mục tiêu trên biển, nhưng trận đánh này cho thấy kỹ năng của họ đã suy giảm rõ rệt. Khả năng cơ động điêu luyện của Grace cùng với hỏa lực phòng không mạnh mẽ của các tàu Đồng minh chống lại các máy bay ném ngư lôi bay thấp và dễ tổn thương rõ ràng đã góp phần lớn vào việc khiến cuộc tấn công của Nhật thất bại. Các phi công Nhật lại càng làm trầm trọng thêm sự yếu kém của mình khi báo cáo quá mức, tuyên bố đã đánh chìm một thiết giáp hạm lớp California và một tàu tuần dương hạng nặng lớp Augusta, làm hư hại nặng một thiết giáp hạm lớp Warspite, và gây thiệt hại có thể xảy ra cho một tàu tuần dương lớp Canberra.

Thành công có vẻ như đạt được của các máy bay ném bom xuất phát từ Rabaul là tin tốt duy nhất đối với phía Nhật Bản trong ngày 7 tháng 5. Chiến dịch MO lúc này gặp rắc rối nghiêm trọng hơn nữa. Việc Shoho bị đánh chìm buộc cuộc đổ bộ lên Port Moresby phải trì hoãn hai ngày, vì đoàn tàu xâm lược cần phải rút ra khỏi tầm tấn công của máy bay từ tàu sân bay đối phương. Lực lượng Chủ lực MO bị chia tách, và hai tàu tuần dương hạng nặng được điều sang tăng cường cho đội hộ tống của Lực lượng tấn công MO. Cơ hội duy nhất để đưa Chiến dịch MO trở lại đúng kế hoạch là nếu Lực lượng Tấn công có thể phát hiện và vô hiệu hóa các tàu sân bay Mỹ. Với số lượng lớn máy bay tham gia tấn công Shoho, Takagi và Hara hiểu rõ rằng họ đang phải đối đầu với ít nhất hai tàu sân bay Mỹ. Vì vậy, sự cấp bách trong việc tìm ra và tấn công lực lượng tàu sân bay Mỹ đã khiến Hara sẵn sàng chấp nhận rủi ro. Thông tin mới nhất về các tàu sân bay Mỹ là báo cáo của một thủy phi cơ thuộc tàu tuần dương Aoba, được gửi về đầu giờ 14 giờ. Báo cáo này cho biết lực lượng Mỹ đang ở ngoài tầm hoạt động của Lực lượng tấn công MO, nhưng cũng chỉ ra rằng họ đang di chuyển về hướng đông nam. Nếu duy trì hướng đi này, lực lượng Mỹ sẽ nằm trong tầm tấn công vào khoảng 18 giờ 30 phút. Hara ra lệnh phát động một đợt trinh sát lúc 15 giờ 30 phút, gồm tám máy bay Type 97, bay theo cặp đôi, với tầm hoạt động ra đến 200 hải lý. Vì lực lượng Mỹ được cho là cách đó khoảng 360 hải lý, mục đích của cuộc trinh sát này không rõ ràng, trừ phi nhằm thu thập thông tin về điều kiện thời tiết mà Hara đang dự tính cho một đợt tấn công kế tiếp. Các máy bay trinh sát bắt đầu quay về lúc 18 giờ 15 phút, sau khi không tìm thấy gì.

Do cần hành động nhanh chóng để tấn công các tàu sân bay Mỹ, và dựa trên hướng đi dự kiến của lực lượng Mỹ từ báo cáo cuối cùng của thủy phi cơ từ tàu Aoba, Hara ra lệnh thực hiện một cuộc tấn công lúc chạng vạng với những tổ bay dày dạn kinh nghiệm nhất. Cuộc tấn công một lần nữa do Trung tá Takahashi chỉ huy, với mệnh lệnh bay gần như theo hướng tây đến 280 hải lý, rồi quay về hạ cánh ban đêm. Từ Zuikaku, chọn ra chín tổ lái Type 97 và sáu tổ lái ném bom bổ nhào, phối hợp với 6 máy bay Type 97 và 6 máy bay ném bom bổ nhào khác từ Shokaku. Một số tổ bay trong số này vừa mới trở về sau đợt tấn công bảy giờ hồi đầu ngày, nay lại được lệnh cất cánh trong thời tiết ngày càng xấu để tấn công một kẻ thù chưa xác định được vị trí. Toàn bộ chiến dịch này là một hành động liều lĩnh tuyệt vọng.

Không có gì ngạc nhiên khi cuộc tấn công lúc hoàng hôn đã trở thành một thảm họa. Đội hình tấn công cất cánh lúc 16 giờ 15 phút và hướng về phía tây. TF 17 thực tế chỉ cách khoảng 150 hải lý về phía tây–tây bắc của các tàu sân bay Nhật, nhưng được che phủ bởi mây dày. Trên đường bay ra, phi đội Nhật đi qua cách TF 17 chỉ khoảng 30 hải lý về phía nam. Radar trên cả hai tàu sân bay Mỹ phát hiện máy bay Nhật lúc 17 giờ 45 phút, và các tiêm kích Wildcat được điều lên chặn đánh. Lúc 18 giờ 03 phút, chúng chạm trán phần đuôi đội hình Nhật, gồm các máy bay Type 97 của Zuikaku. Năm máy bay ném ngư lôi bị bắn rơi nhanh chóng, hai chiếc khác của Shokaku cũng bị tiêu diệt. Một chiếc Type 97 khác của Shokaku bị hư hại, quay đầu về tàu mẹ và không bao giờ trở lại. Những chiếc còn lại vứt bỏ ngư lôi rồi quay về tàu mẹ.

Takahashi đưa đội hình ném bom bổ nhào bay xa đến 280 hải lý nhưng không tìm thấy mục tiêu. Lúc 18 giờ 20 phút, ông ra lệnh quay về sau khi ném bỏ bom. Đây là một quyết định cực kỳ sai lầm, vì sau khoảng 30 phút bay về hướng đông, những phi công Nhật kiệt sức phát hiện hai tàu sân bay đang hạ cánh máy bay. Dẫn đầu là Takahashi, các máy bay ném bom bổ nhào Nhật chuẩn bị hạ cánh. Cả hai phía mất vài phút để nhận ra tình hình, nhưng lúc 19 giờ 09 phút, Yorktown tắt đèn hạ cánh và khai hỏa vào những chiếc máy bay lạ bay trên đầu. Một máy bay ném bom bổ nhào bị bắn rơi, số còn lại tiếp tục bay về phía đông, nơi Hara ra lệnh bật đèn trên các tàu sân bay của mình để dẫn đường cho phi đội quay về an toàn. Đến 22 giờ 10 phút, 18 trong tổng số 27 máy bay ban đầu đã hạ cánh trở lại tàu sân bay. Việc mất 9 máy bay là một tổn thất đáng kể, trong đó 8 chiếc là Type 97, và sự thiếu hụt máy bay ngư lôi sẽ trở thành một yếu tố then chốt trong trận chiến ngày hôm sau. Sau khi trở về, các phi công Nhật sống sót xác nhận rằng TF 17 chỉ cách chưa đến 100 hải lý về phía tây. Cả hai bên đều hiểu rõ rằng trận chiến quyết định sẽ diễn ra vào ngày hôm sau.

Cả hai bên đều cơ động trong đêm để giành vị trí thuận lợi hơn cho trận quyết chiến vào ngày 8 tháng 5. TF 17 di chuyển về hướng đông nam cho đến sau nửa đêm, rồi chuyển hướng sang tây. Tàu khu trục Monaghan được tách ra để cứu những người sống sót của Neosho và Sims, khiến TF 17 chỉ còn lại bảy tàu khu trục hộ tống. Vào buổi sáng ngày 8 tháng 5, người Mỹ có ưu thế đáng kể về số lượng máy bay. Tổng số máy bay hoạt động là 117 chiếc, bao gồm 31 chiếc Wildcat, 65 chiếc Dauntless, và 21 chiếc Devastator. Chuẩn Đô đốc Aubrey Fitch đã lập kế hoạch trinh sát quy mô lớn cho buổi sáng hôm sau. Do chưa chắc chắn về hướng di chuyển của các tàu sân bay Nhật trong đêm, một cuộc trinh sát toàn diện là cần thiết, vì các tàu sân bay Nhật có thể vẫn còn ở gần. Fitch dành một phần lớn lực lượng Dauntless của mình cho nhiệm vụ trinh sát. Cuộc trinh sát bao phủ toàn bộ 360 độ, theo kế hoạch của ông, cần đến 18 chiếc Dauntless thuộc VS-2 và VB-2 của Lexington. Các máy bay này được lệnh bay ra xa 200 hải lý về phía bắc và 125 hải lý về phía nam. Sau khi quay về, chúng sẽ được phân công hỗ trợ nhiệm vụ CAP bằng cách tuần tra chống máy bay ném ngư lôi. Cả hai tàu sân bay đều bố trí tám chiếc Wildcat cho CAP, và Yorktown còn bổ sung thêm 8 chiếc Dauntless cho nhiệm vụ chống máy bay ngư lôi. Các máy bay tấn công đã được xếp sẵn trên sàn bay của Lexington và Yorktown, để Fletcher có thể phóng chúng ngay lập tức khi nhận được báo cáo từ các máy bay trinh sát.

Sau khi thu hồi máy bay của mình, Lực lượng Tấn công MO hướng thẳng về phía bắc và đến bình minh ngày 8 tháng 5 thì ở cách về phía đông bắc đảo Rossel khoảng 140 hải lý. Do cuộc tấn công ban đêm thất bại phải mất quá nhiều thời gian để quay trở về, các tàu sân bay Nhật buộc phải di chuyển về phía đông để thu hồi máy bay cho đến ngay sau 22 giờ. Hara muốn tiếp tục đi về phía đông hoặc chuyển hướng xuống phía nam để tấn công các tàu sân bay Mỹ từ bên sườn. Takagi bác bỏ đề xuất này, nhưng đồng ý với khuyến nghị của Hara là di chuyển đến một vị trí lúc bình minh ở đông bắc đảo Rossel. Hara cho rằng vị trí này sẽ cho phép ông tiến hành một cuộc trinh sát tập trung về phía nam thay vì theo mọi hướng. Điều đó có nghĩa là cần ít máy bay hơn cho nhiệm vụ trinh sát, và có thể dành nhiều máy bay hơn cho các phi vụ tấn công – việc duy trì tiềm lực tấn công tối đa luôn là ưu tiên hàng đầu của Hải quân Đế quốc Nhật Bản. Điều này đặc biệt quan trọng vì vào buổi sáng ngày 8 tháng 5, phía Nhật có ít máy bay trên tàu sân bay hơn so với người Mỹ. Shokaku và Zuikaku có tổng cộng 96 máy bay hoạt động – gồm 38 chiếc Zero, 33 máy bay ném bom bổ nhào và 25 máy bay cường kích trên tàu sân bay Type 97. Tuy nhiên, TF 17 lại có ưu thế đáng kể về số lượng máy bay ném bom bổ nhào, trong khi hai bên gần như ngang nhau về số lượng tiêm kích và máy bay ném ngư lôi.

Kế hoạch trinh sát của Nhật Bản trong ngày 8 tháng 5 đơn giản hơn nhiều so với kế hoạch của TF 17. Theo học thuyết của IJN, thủy phi cơ của các tàu tuần dương hạng nặng được ưu tiên sử dụng cho nhiệm vụ trinh sát nhằm tiết kiệm máy bay trên tàu sân bay cho các phi vụ tấn công. Sáng ngày 8 tháng 5, biển động dữ dội khiến các tàu tuần dương hạng nặng Nhật không thể triển khai máy bay của mình, buộc Hara phải điều động bảy chiếc Type 97 để bao quát các khu vực trinh sát phía nam ở khoảng cách lên đến 250 hải lý. Lần này, tất cả các máy bay đều do những phi hành đoàn dày dạn kinh nghiệm điều khiển.

Khi bình minh ló dạng vào ngày 8 tháng 5, Lực lượng Tấn công MO ở vị trí cách đông bắc TF 17 khoảng 220 hải lý, dưới điều kiện thời tiết xấu. Takagi cho tàu hướng về phía bắc để hội quân với hai tàu tuần dương Kinugasa và Furutaka, vốn đã được tách khỏi Lực lượng Chủ lực MO để tăng cường đội hộ tống cho ông. Lực lượng Chủ lực, Lực lượng Đổ bộ, và Lực lượng Yểm trợ MO đều đang di chuyển đến một điểm cách đông đảo Woodlark 40 hải lý vào buổi chiều ngày 8 tháng 5. Sau khi Lực lượng Tấn công MO quét sạch các tàu sân bay Mỹ khỏi khu vực, đoàn vận tải đổ bộ sẽ tiến đến Port Moresby để thực hiện cuộc đổ bộ đã được dời lại sang ngày 12 tháng 5.

Thời tiết đóng vai trò quan trọng trong các sự kiện ngày 8 tháng 5 và rõ ràng là mang lại lợi thế cho phía Nhật. Rìa của khối thời tiết xấu di chuyển về phía bắc và đông bắc, khiến TF 17 nằm trong vùng sương mờ nhẹ – nơi gần như không có gì che chắn khỏi hoạt động trinh sát của đối phương. Ngược lại, các tàu sân bay Nhật lại được bao phủ bởi những đám mây dày đặc và những cơn mưa rào, tạo ra lớp ngụy trang tự nhiên hiệu quả.

Bảy chiếc máy bay trinh sát Nhật Bản đã cất cánh lúc 06 giờ 15 phút, theo sau là 18 chiếc Dauntless của TF 17 lúc 06 giờ 35 phút. Các máy bay trinh sát của Nhật là những chiếc đầu tiên phát hiện được mục tiêu. Lúc 08 giờ 02 phút, radar của Yorktown ghi nhận một tín hiệu tiếp cận ở cách 18 hải lý về phía đông bắc, nhưng các máy bay CAP không thể tìm thấy hay đánh chặn chiếc máy bay do thám đó. Tín hiệu radar thực chất là một chiếc Type 97, chiếc này đã gửi báo cáo liên lạc lúc 08 giờ 22 phút, cho biết đã phát hiện hai tàu sân bay Mỹ ở khoảng cách 235 hải lý, theo hướng 205 độ tính từ Lực lượng Tấn công MO. Các đơn vị tình báo vô tuyến trên cả Lexington và Yorktown đều xác nhận rằng máy bay Nhật đã phát hiện ra TF 17 và gửi báo cáo về sở chỉ huy.

Báo cáo đầu tiên mà Fletcher và Fitch nhận được là lúc 08 giờ 20 phút, khi một chiếc Dauntless thuộc phi đội VS-2 phát hiện các tàu sân bay Nhật giữa điều kiện thời tiết xấu. Báo cáo cho biết mục tiêu ở cách 175 hải lý về phía bắc - đông bắc so với TF 17, và đang di chuyển xa dần khỏi đội tàu Mỹ. Ở khoảng cách đó, các tàu sân bay Nhật nằm ở rìa tầm tấn công của Wildcat và Devastator; tuy vậy, Fletcher vẫn chấp thuận khuyến nghị phát động ngay một đòn tấn công tổng lực, đồng thời cho TF 17 đổi hướng về phía mục tiêu để rút ngắn quãng đường quay về cho máy bay sau khi thực hiện nhiệm vụ.

Quyết định nhanh chóng của Fletcher giúp người Mỹ là bên ra đòn tấn công đầu tiên. Lúc 09 giờ, Yorktown bắt đầu cho cất cánh 39 máy bay (6 chiếc Wildcat, 24 chiếc Dauntless, và 9 chiếc Devastator), tiếp theo là 36 máy bay từ Lexington lúc 09 giờ 07 phút (9 chiếc Wildcat, 15 chiếc Dauntless, và 12 chiếc Devastator). Khi trận chiến tàu sân bay chính thức mở màn, Fletcher chuyển quyền chỉ huy chiến thuật TF 17 cho Fitch lúc 09 giờ 08 phút. Đến 09 giờ 25 phút, hai nhóm không đoàn tàu sân bay Mỹ đã hướng về phía các tàu sân bay Nhật, chỉ trừ một chiếc Devastator của Lexington phải quay lại vì sự cố động cơ. Hai không đoàn này bay cách xa nhau và không có một chỉ huy thống nhất cho toàn bộ phi vụ. Một báo cáo bổ sung từ một chiếc Dauntless thuộc VS-2 lúc 09 giờ 34 phút xác định lại vị trí các tàu sân bay Nhật ở 191 hải lý tính từ TF 17, tức là xa hơn so với báo cáo đầu tiên.

Không đoàn của Yorktown không gặp khó khăn nào trong việc tìm ra Lực lượng Tấn công MO, vốn đang chia thành hai đội hình riêng biệt. Zuikaku, được hộ tống bởi các tàu tuần dương hạng nặng Myoko và Haguro cùng ba tàu khu trục, ở phía trước Shokaku khoảng 9.000 yard, trong khi các tàu tuần dương hạng nặng Furutaka và Kinugasa theo sau ở khoảng cách khá xa phía sau đội hình. Khi lực lượng Mỹ cơ động vào vị trí tấn công, Zuikaku và các tàu hộ tống của nó biến mất trong một cơn mưa lớn. Chỉ có một chiếc tiêm kích của Yorktown nhìn thấy Zuikaku trong suốt trận chiến. Do chỉ có Shokaku là hiện rõ, toàn bộ đòn đánh của Yorktown đều tập trung vào chiếc tàu sân bay này. Hai mươi bốn chiếc Dauntless chỉ ghi được hai phát trúng bom nặng 1.000 pound; hiệu quả của cuộc tấn công này bị hạn chế do kính buồng lái bị mờ hơi nước và sự truy cản liên tục của các tiêm kích Zero thuộc lực lượng CAP. Chỉ hai máy bay ném bom bổ nhào bị mất. Quả bom đầu tiên gây cháy ở phần mũi tàu, còn quả thứ hai đánh trúng gần đảo chỉ huy, làm bùng phát các đám cháy trên sàn bay và boong chứa máy bay. Các phi công Mỹ báo cáo đã đánh trúng sáu quả bom và tin rằng con tàu đã bị hư hại chí tử. Tuy nhiên, cuộc tấn công của phi đội VT-5 hoàn toàn không hiệu quả, vì cả chín ngư lôi đều được thả về cùng một phía của tàu sân bay và từ khoảng cách quá xa; Shokaku dễ dàng tránh được toàn bộ. Pháo phòng không Nhật tập trung bắn vào các máy bay ném ngư lôi, nhưng không chiếc nào bị bắn hạ. Cuộc tấn công của Yorktown đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho Shokaku, khiến nó không thể phóng hay thu hồi máy bay, song con tàu chưa bao giờ ở trong tình trạng sắp chìm. Trong suốt cuộc tấn công, hỏa lực phòng không Nhật hoạt động kém hiệu quả, trong khi các tiêm kích Zero tập trung đối phó với những chiếc Devastator đang tiến đến. Các Wildcat hộ tống đã bảo vệ xuất sắc cho các phi đội Devastator và bắn hạ được hai chiếc Zero.

Không đoàn của Lexington tấn công khoảng 30 phút sau đó. Không giống như cuộc tấn công được phối hợp chặt chẽ của Yorktown, thời tiết xấu trên khu vực mục tiêu đã làm phân tán đội hình của Lexington, khiến một đợt tấn công phối hợp là không thể thực hiện được. Chỉ có 4 trong số 15 chiếc Dauntless tìm thấy Shokaku; một chiếc trong đó đánh trúng thêm một quả bom nặng 1.000 pound. Mười một máy bay ném bom bổ nhào thuộc phi đội VB-2 buộc phải quay về sau khi không tìm thấy mục tiêu và sắp cạn nhiên liệu. Mười một chiếc Devastator đã tìm được Shokaku, nhưng bị 7 chiếc Zero thuộc lực lượng CAP tấn công. Tuy nhiên, bốn tiêm kích Wildcat hộ tống đã thu hút phần lớn máy bay Nhật, giúp những chiếc máy bay ném ngư lôi dễ dàng tiếp cận. Không chiếc Devastator nào bị Zero bắn hạ, và tất cả đều phóng được ngư lôi. Con tàu sân bay Nhật được điều khiển khéo léo một lần nữa tránh được toàn bộ các ngư lôi nhắm vào mình. Tổng cộng, ba chiếc Wildcat và một chiếc Dauntless bị mất trong cuộc tấn công; thêm vào đó, một tiêm kích và hai máy bay ném bom bổ nhào khác đã không tìm được đường quay lại Lexington. Trong số 13 chiếc Zero thuộc CAP, hai chiếc bị bắn rơi và một chiếc bị hư hại do hỏa lực của các Wildcat.

Kết quả của đợt tấn công do hai không đoàn tàu sân bay thực hiện là đáng thất vọng. Zuikaku được che khuất bởi mây suốt trận đánh và thoát khỏi mà không hề hấn gì. Shokaku trúng 3 quả bom 1.000 pound, gây thiệt hại nghiêm trọng và nhiều đám cháy. Các đám cháy được dập tắt vào khoảng trưa, nhưng thiệt hại khiến con tàu không thể tiếp tục vận hành máy bay. Tổn thất nhân mạng trên Shokaku rất nặng nề, với 109 người thiệt mạng và 114 người khác bị thương. Không thể tiếp tục tham chiến, Shokaku được lệnh quay trở về Truk với tốc độ 30 hải lý/giờ, dưới sự hộ tống của hai tàu khu trục.

Người Nhật cũng đã chuẩn bị sẵn cuộc xuất kích để triển khai ngay khi nhận được báo cáo trinh sát hợp lệ. Báo cáo tiếp xúc lúc 08 giờ 22 phút cung cấp cho Hara đủ thông tin để ra lệnh xuất kích, và bắt đầu từ 09 giờ 10 phút, 18 tiêm kích Zero, 33 máy bay ném bom bổ nhào và 18 máy bay Type 97 mang ngư lôi cất cánh dưới sự chỉ huy của Takahashi, người đang thực hiện chuyến xuất kích thứ ba trong hai ngày. Cuộc xuất kích khởi hành lúc 09 giờ 30 phút và tiến về phía nam trong một nhóm duy nhất. Takagi ra lệnh cho Lực lượng Tấn công MO đi về phía nam với tốc độ 30 hải lý/giờ để giảm khoảng cách mà các máy bay xuất kích sẽ phải bay khi trở về. Nếu ông duy trì vị trí, có lẽ các máy bay Devastator của Mỹ sẽ không đủ nhiên liệu để tới các tàu sân bay Nhật.

TF 17 với hai tàu sân bay, 5 tàu tuần dương và 7 tàu khu trục chuẩn bị một cách lo lắng cho cuộc không kích mà họ biết sẽ tới. Đây là thử thách đầu tiên của chiến tranh về khả năng của lực lượng tàu sân bay Mỹ tự bảo vệ trước các cuộc tấn công từ máy bay tàu sân bay Nhật. Fitch triển khai lực lượng CAP mạnh nhất có thể. Tám máy bay Wildcat đã bay trên không, được hỗ trợ bởi 18 máy bay Dauntless phụ trách nhiệm vụ chống ngư lôi. Lúc 10 giờ 55 phút, radar trên Lexington và Yorktown phát hiện một nhóm máy bay lớn cách 68 hải lý về phía bắc. Điều này cho phép cất cánh thêm 9 chiếc Wildcat và 5 chiếc Dauntless nữa để tăng cường CAP. Mặc dù có thời gian cảnh báo và số lượng máy bay đông, CAP vẫn bị chỉ huy kém và đạt hiệu quả rất ít. Chín chiếc Wildcat mới cất cánh được ra lệnh bay theo hướng radar để chặn các máy bay Nhật càng xa TF 17 càng tốt. Những tiêm kích này không chặn được các máy bay ném bom bổ nhào Nhật Bản cho tới khi chúng bắt đầu lao xuống, trong khi các Wildcat được phân công chặn máy bay ngư lôi bay thấp lại bỏ lỡ chúng trong mây. Chỉ một máy bay Type 97 của Zuikaku bị bắn rơi trước khi cuộc tấn công bắt đầu. Việc CAP đánh chặn kém hiệu quả đã cho phép Takahashi thiết lập một cuộc tấn công phối hợp tốt. Ông đưa 33 máy bay ném bom bổ nhào bay ngược gió từ TF 17, trong khi 18 chiếc Type 97 được ra lệnh tấn công ngay lập tức. Mười bốn chiếc trong số này tiếp cận Lexington từ hai mũi tàu, chỉ còn bốn chiếc để tấn công Yorktown từ mạn trái.

Các máy bay ngư lôi là những chiếc đầu tiên tấn công. Bất chấp nỗ lực của các Wildcat và Dauntless đang tuần tra chống máy bay ngư lôi, 15 trong số 18 chiếc Type 97 vẫn sống sót để phóng ngư lôi. Trong quá trình tấn công bằng ngư lôi và rút lui sau đó, hai máy bay ngư lôi của Zuikaku và năm chiếc của Shokaku bị phá hủy. Bốn chiếc được phân công tấn công Yorktown đều trượt mục tiêu, khiến hai máy bay bị mất. Cuộc tấn công vào Lexington lại là một câu chuyện hoàn toàn khác, vì người Nhật có thể thực hiện cuộc tấn công kiểu “cái đe” từ cả hai mạn tàu và do chiếc tàu sân bay khổng lồ này khả năng cơ động hạn chế. Chín quả ngư lôi được phóng về phía tàu sân bay. Những quả đầu tiên được phóng từ hai nhóm tấn công từ mỗi mạn tàu, nhưng thuyền trưởng của tàu đã tránh được tất cả. Tuy nhiên, điều này lại để lộ Lexington trước nhóm cuối cùng gồm bốn máy bay Type 97. Hai quả ngư lôi chạy sâu dưới mạn tàu Lexington, nhưng hai quả cuối cùng trúng mạn trái. Quả ngư lôi đầu tiên trúng lúc 11 giờ 20 phút và sau đó sẽ được chứng minh là đòn tấn công chí mạng. Nó đánh trúng phần mũi tàu và làm kẹt hai thang nâng ở vị trí nâng lên. Lúc đó chưa thể thấy là bình nhiên liệu hàng không bên mạn trái bị cong vênh, tạo ra các vết nứt nhỏ, khiến hơi xăng lan ra. Quả ngư lôi thứ hai trúng dưới đảo chỉ huy gần phòng nồi hơi. Ba phòng nồi hơi đầy nước, buộc ba nồi hơi ngừng hoạt động. Thêm vào đó, một số kho nhiên liệu bị mở ra với biển, tạo ra một vệt dầu lớn. Thiệt hại khiến con tàu bị nghiêng 6–7 độ sang mạn trái nhưng đã được sửa bằng việc bơm nước cân bằng. Thiếu tá Shimazaki Shigekazu, một trong những phi công ném ngư lôi của Zuikaku tham gia đợt này, đã kể lại:

Takahashi ra lệnh cho 19 máy bay ném bom bổ nhào từ Shokaku tấn công Lexington, trong khi 14 chiếc từ Zuikaku được phân công tấn công Yorktown. CAP Mỹ được chỉ huy kém và sự bảo vệ của các tiêm kích Zero hộ tống đã cho phép hầu hết các máy bay ném bom bổ nhào tiếp cận mục tiêu. Lexington bị trúng đòn trước vì gần hơn. Các phi công Nhật thực hiện các cuộc tấn công bất chấp hỏa lực phòng không dày đặc, nhưng kỹ năng của họ lại không tương xứng với lòng dũng cảm. Hai chiếc Type 99 từ Shokaku đánh trúng Lexington nhưng chỉ gây ra thiệt hại nhỏ. Quả bom đầu tiên đánh trúng sàn bay, làm vô hiệu hóa các khẩu pháo 5 inch phía trước bên mạn trái của tàu. Quả bom thứ hai trúng mạn trái của ống khói khổng lồ, gây ít thiệt hại nhưng khiến phi công và binh sĩ phòng không xung quanh bị thương. Năm quả bom suýt trúng cũng được ghi nhận. Pháo thủ Mỹ bắn hạ hai máy bay ném bom bổ nhào. Nhóm cuối cùng gồm ba máy bay ném bom bổ nhào bị CAP đến muộn tấn công; trưởng nhóm bị bắn rơi và hai chiếc còn lại buộc phải đổi mục tiêu sang Yorktown.

Đối với Yorktown, người Nhật còn ít thành công hơn, khi 14 máy bay ném bom bổ nhào từ Zuikaku chỉ ghi được một lần trúng đích. Điều này là nhờ nỗ lực của hai chiếc Wildcat phòng thủ, kỹ năng điều khiển tàu tốt của thuyền trưởng Yorktown, và việc thả bom trong gió ngang. Tàu sân bay bị bắn trúng gần mười hai quả suýt trúng, nhưng chỉ có một quả bom xuyên giáp nặng 550lb trúng vào trung tâm sàn bay phía trước thang nâng giữa. Quả bom xuyên qua bốn boong trước khi nổ, tiêu diệt một đội sửa chữa thiệt hại và gây hư hỏng kết cấu. Ngọn lửa sau đó tạo ra khói dày thoát ra qua lỗ nhỏ trên sàn bay. Ba phòng nồi hơi tạm thời phải sơ tán, làm tốc độ giảm xuống còn 25 hải lý/giờ. Một trong những quả bom suýt trúng phát nổ giữa tàu ở mạn trái và mở ra một số kho nhiên liệu ra biển, tạo ra một vệt dầu lớn. Thủy thủ đoàn Yorktown nhanh chóng dập tắt lửa và các phòng nồi hơi được bố trí lại, nâng tốc độ lên 28 hải lý/giờ.

Sau cuộc tấn công, Lexington vẫn có khả năng chiến đấu và không gặp nguy cơ chìm, và cả hai tàu sân bay đều có thể thu hồi máy bay. Tuy nhiên, người Nhật tưởng rằng cả hai đã bị vô hiệu hóa như những đơn vị chiến đấu. Takahashi phát thanh lúc 11 giờ 25 phút rằng một tàu sân bay lớp Saratoga đã bị chìm do chín quả ngư lôi và mười quả bom trúng. Ông cũng báo cáo một tàu sân bay lớp Yorktown bị hư hại sau hai quả ngư lôi trúng và tới mười quả bom.

Đổi lại cho thành công trong việc gây thiệt hại cho cả hai tàu sân bay, người Nhật đã phải chịu tổn thất máy bay cực lớn. CAP gồm 17 Wildcat và 23 Dauntless, kết hợp với hỏa lực phòng không dữ dội, đã ngay lập tức phá hủy tổng cộng 5 máy bay ném bom bổ nhào và 8 chiếc Type 97. Bảy máy bay khác buộc phải hạ cánh khẩn cấp trên đường trở về vì hư hại, và 12 chiếc nữa bị đẩy xuống biển do hư hại sau khi hạ cánh trên Zuikaku. Các máy bay Wildcat trở về từ cuộc xuất kích vào Yorktown cũng phá hủy 2 máy bay Nhật, cả hai đều đáng chú ý. Một là chiếc Type 97 đã phát hiện TF 17 và theo dõi nó khéo léo hơn một giờ; khi phi công chiếc máy bay này gặp cuộc xuất kích của người Nhật hướng về TF 17, anh ta đã quyết định dẫn đường cho cuộc xuất kích tới mục tiêu, biết rằng hành động này sẽ khiến anh không đủ nhiên liệu trở về. Tổn thất đáng chú ý thứ hai là chỉ huy cuộc xuất kích Takahashi, người đã chỉ huy nhóm không quân của Shokaku trong tra Trân Châu Cảng. Hậu quả tổng thể của những tổn thất nặng nề về máy bay này là làm gần như vô hiệu hóa tiềm năng tấn công của hai tàu sân bay hạm đội Nhật. Tổng thiệt hại đối với người Mỹ là ba chiếc Wildcat và năm chiếc Dauntless.

Cả nhóm không quân Nhật và Mỹ đều bị tàn phá bởi các sự kiện ngày 8 tháng 5, khiến một cuộc xuất kích khác vào buổi chiều trở nên bất thả khi. Cuộc xuất kích của Yorktown trở về lúc 13 giờ với chỉ còn 12 chiếc Dauntless và tám chiến Devastator. Trong kho đạn của Yorktown chỉ còn bảy quả ngư lôi. Cuộc xuất kích của Lexington trở về khoảng 20 phút sau nhưng bị mắc kẹt trên boong sau một vụ nổ lớn làm rung chuyển tàu sân bay lúc 12 giờ 47 phút. Xét đến tình trạng không chắc chắn của Lexington, tổn thất nặng nề của nhóm không quân Yorktown (đặc biệt là tiêm kích), và mối quan ngại ngày càng tăng về mức nhiên liệu của TF 17 kể từ khi mất Neosho, lúc 13 giờ 15 phút thì Fletcher đề xuất TF 17 rút về phía nam. Fitch đồng ý và và điều đó trên thực tế đã kết thúc trận đánh.

Mặc dù trận chiến đã kết thúc, thiệt hại đối với người Mỹ lại sắp gia tăng. Quả ngư lôi trúng ngoài các bình nhiên liệu hàng không bên mạn trái của Lexington đã tạo ra các vết nứt cho phép hơi nhiên liệu thoát ra. Những hơi này tiếp cận các máy phát điện trong phòng liên lạc nội bộ lúc 12 giờ 47 phút và gây ra một vụ nổ lớn cùng cháy dữ dội ở phần trước tàu. Các đội kiểm soát thiệt hại không thể khống chế lửa, và các vụ nổ lớn tiếp theo xảy ra lúc 14 giờ 42 phút và 15 giờ 25 phút. Thuyền trưởng tàu quyết định bỏ tàu lúc 17 giờ 07 phút trước khi màn đêm làm việc cứu thủy thủ trở nên khó khăn. Lexington sau đó bị đánh đắm bằng ngư lôi của tàu khu trục và cuối cùng chìm lúc 19 giờ 52 phút.

Tình trạng của Lực lượng Tấn công MO cũng không khá hơn. Shokaku đã rời khu vực trận đánh, để Zuikaku thu hồi tất cả máy bay trở về. Trong tthờigian từ 13 giờ 10 phút đến 14 giờ 10 phút, Zuikaku thu hồi 44 máy bay. Trong số này, 12 chiếc (3 chiếc Zero, 4 máy bay ném bom bổ nhào và 5 chiếc Type 97) bị đẩy xuống biển. Một số thậm chí không bị hư hại nặng, nhưng đội sàn bay không mất thời gian để đánh giá tình trạng vì không chắc Zuikaku sẽ phải xử lý bao nhiêu máy bay. Khi người Nhật có cơ hội kiểm kê vào buổi chiều, 24 chiếc Zero, 9 máy bay ném bom bổ nhào và 6 chiếc Type 97 vẫn còn hoạt động. Ngoài ra, một chiếc Zero khác, 8 máy bay ném bom bổ nhào và 4 chiếc Type 97 được coi là có thể sửa chữa. Sau khi biết điều này, Takagi báo cáo cấp trên rằng một cuộc xuất kích thứ hai là không thể, và Lực lượng Tấn công MO hướng về phía bắc lúc 15 giờ để tiếp dầu khi một số tàu khu trục chỉ còn 20% nhiên liệu.

Khi trận đấu tàu sân bay diễn ra, Chiến dịch MO gần như phải duy trì trong tình trạng sống dở chết dở. Phó Đô đốc Inoue ra lệnh cho tất cả các lực lượng không tham gia trận chiến tàu sân bay di chuyển về hướng đông bắc vào sáng ngày 8 tháng 5. Trong khi đó, các máy bay trinh sát từ Rabaul báo cáo một lực lượng Đồng minh gồm một thiết giáp hạm, hai tàu tuần dương và bốn tàu khu trục nằm giữa quần đảo Louisiade và Port Moresby. Kế hoạch tấn công lực lượng này bằng máy bay ném bom từ Rabaul đã bị hủy bỏ khi mưa lớn làm ướt các sân bay. Điều này đặt một lực lượng Đồng minh với các đơn vị hạng nặng trên đường tới Port Moresby và vào buổi chiều, Inoue nhận được kết quả trận chiến tàu sân bay. Với việc Shokaku bị loại khỏi trận đánh và chỉ còn tương đối ít máy bay trên Zuikaku, Inoue biết rằng việc xâm chiếm Port Moresby giờ đây là không thể. Lúc 15 giờ 45 phút, ông ra lệnh cho tất cả lực lượng quay về phía bắc; lúc 16 giờ 20 phút, ông đã cho hoãn toàn bộ Chiến dịch MO.

Khi Bộ Tư lệnh Hạm đội Liên hợp biết về lệnh hoãn chiến dịch của Inoue, Yamamoto đã can thiệp. Lúc 22 giờ, ông ra lệnh cho Inoue truy đuổi lực lượng Mỹ đang rút lui để hoàn tất việc tiêu diệt chúng. Inoue chấp hành bằng cách chuyển hai tàu tuần dương hạng nặng còn lại trong Lực lượng Chủ lực và một số tàu khu trục để tăng cường cho Lực lượng Tấn công MO. Với sự tăng cường này, Lực lượng Tấn công MO tiếp dầu vào ngày 9 tháng 5 và sau đó trở lại Biển San Hô vào ngày hôm sau với ý định khởi động lại trận chiến. Số máy bay hoạt động của Zuikaku đã được tăng lên 45 chiếc: 24 chiếc Zero, 13 máy bay ném bom bổ nhào và 8 chiếc Type 97. Lúc bình minh ngày 10 tháng 5, Takagi chỉ cách Tulagi khoảng 340 hải lý về phía tây nam. Các đợt trinh sát tìm thấy con tàu Neosho bị bỏ hoang nhưng không thấy dấu hiệu của TF 17. Đến ngày hôm sau, sự vô ích của việc tiếp tục truy đuổi trở nên rõ ràng, và Lực lượng Tấn công MO đi về phía nam đảo San Cristobal rồi hướng về phía bắc.

Takagi chưa bao giờ có cơ hội thực sự để bắt kịp TF 17. Fletcher biết rằng đoàn tàu xâm lược Nhật Bản đã rút về Rabaul, nên ông có thể yên tâm rằng mối đe dọa đối với Port Moresby đã chấm dứt. Ông không thể mạo hiểm mất thêm một tàu sân bay nữa, điều đó sẽ biến trận chiến thành một thảm họa chiến lược đối với Hải quân Mỹ. Vào các ngày 8 và 9 tháng 5, ông nhanh chóng di chuyển ra ngoài phạm vi trinh sát và tấn công có thể của Nhật Bản. Ngày 15 tháng 5, TF 17 neo đậu tại Tongatabu thuộc quần đảo Tonga, và Yorktown tiếp tục đi tới Trân Châu Cảng để sửa chữa. Cùng ngày, TF 16 của Halsey, gồm Enterprise và Hornet, bị một thủy phi cơ Nhật phát hiện khoảng 450 dặm về phía đông Tulagi. Những động thái cuối cùng này trong trận Biển San Hô thực chất là phần mở đầu cho trận Midway, lúc đó còn chưa đầy ba tuần nữa.

Trận Biển San Hô là thất bại chiến lược đầu tiên của Nhật Bản trong Chiến tranh Thái Bình Dương. Chiến dịch MO đầy tham vọng đã được chứng minh là quá mong manh. Sau chuỗi thành công bị gián đoạn của Hải quân Nhật trong năm tháng trước đó, "căn bệnh chiến thắng" giờ đây đã lan tràn khắp trong Bộ Tổng Tham mưu Hải quân và Hạm đội Liên hợp. Cả hai bên đều trông đợi vào một kẻ thù thụ động, sẽ thực hiện vai trò được kịch bản hóa trong lúc một chiến dịch tinh vi của người Nhật đang diễn ra. Khác với những tháng đầu của chiến tranh khi người Nhật thận trọng thực hiện các chiến dịch dưới điều kiện chiếm ưu thế trên không cục bộ, điều này đã không thể thực hiện được đối với Chiến dịch MO. Thay vì chỉ phải đối mặt với lực lượng không quân trên mặt đất hạn chế của Hà Lan, Anh hoặc Mỹ, thì vào tháng 5 năm 1942, người Nhật đã lên kế hoạch một cuộc xâm lược quy mô lớn phải đối mặt với lực lượng tàu sân bay Mỹ được hỗ trợ bởi lực lượng không quân lớn trên đất liền.

Dù kế hoạch của người Nhật đầy rủi ro, nhưng nó vẫn chứa đựng những yếu tố dẫn tới thành công, nếu không chiếm được Port Moresby, thì ít nhất cũng là trong việc chống lại TF 17. Khi Lực lượng Tấn công MO đi vòng quanh quần đảo Solomon và tiến vào Biển San Hô, họ đã ở vị trí có thể mai phục các tàu sân bay Mỹ của Fletcher mà không bị phát hiện. Cơ hội này đã bị Takagi và Hara bỏ lỡ. Trong hai ngày, họ không tiến hành tìm kiếm các tàu sân bay Mỹ để tránh bị lộ vị trí. Mặc dù sự phối hợp giữa lực lượng không quân hải quân trên đất liền của Nhật và các tàu sân bay tốt hơn nhiều so với sự phối hợp giữa lực lượng không quân Đồng minh trên đất liền và TF 17, nhưng điều đó vẫn không đủ để Takagi đảm nhận vai trò thụ động như vậy và chỉ dựa vào các đơn vị không quân trên đất liền để tìm các tàu sân bay Mỹ. Vào các ngày 6 và 7 tháng 5, người Nhật đã bỏ lỡ những cơ hội rõ ràng để tung đòn đầu tiên có thể gây tổn thất nặng cho các tàu sân bay của Fletcher. Đặc biệt vào ngày 7 tháng 5, người Mỹ đã rất may mắn khi các hoạt động trinh sát của Nhật Bản diễn ra một cách vô cùng lộn xộn. Trong trận chiến tàu sân bay đỉnh điểm ngày 8 tháng 5, các phi công Nhật đã chiếm ưu thế trong cuộc trao đổi. Bất chấp tổn thất nặng nề về máy bay, Takagi lẽ ra nên nhận ra rằng phần thưởng chiến lược thực sự không còn là Port Moresby mà là các tàu sân bay Mỹ. Với ưu tiên này trong tâm trí, ông lẽ ra nên truy đuổi Yorktown bị hư hại một cách quyết liệt mà không cần Yamamoto phải ra lệnh cho ông vào cuối ngày 8 tháng 5. Trận Biển San Hô là một chuỗi cơ hội bị bỏ lỡ đối với người Nhật.

Đối với phía Mỹ, Nimitz đã đạt được các mục tiêu của mình là ngăn chặn cuộc xâm chiếm Port Moresby và gây tổn thất nặng nề cho phía Nhật. Khi thấy cơ hội để tác chiến với một phần của Kido Butai, Nimitz đã nắm bắt một cách quyết đoán. Fletcher đã chiến đấu khá hiệu quả nhưng lại bị ám ảnh bởi các lực lượng Nhật tiến từ phía tây bắc của ông, bao gồm theo thông tin tình báo mà Nimitz cung cấp, đó là các tàu sân bay Nhật. Fletcher bỏ qua sườn phía đông của mình, điều này lẽ ra có thể dẫn đến thảm họa vào các ngày 6 hoặc 7 tháng 5. Sau khi chịu phần lớn hỏa lực trao đổi vào ngày 8 tháng 5, Fletcher thật không may khi một lỗi vật liệu đã dẫn đến việc Lexington bị phá hủy. Việc rút lui vào ngày 8 tháng 5 chắc chắn là quyết định đúng, điều này được minh chứng qua vai trò then chốt của Yorktown tại Midway một tháng sau đó.

Bị lu mờ bởi thất bại của cuộc xâm chiếm Port Moresby là những tổn thất nghiêm trọng mà lực lượng tàu sân bay Nhật phải chịu. Thiệt hại của IJN là nặng nề nhất trong bất kỳ trận đánh nào cho đến thời điểm đó. Tàu sân bay nhẹ Shoho bị đánh chìm, trở thành tàu Nhật lớn nhất và quan trọng nhất bị mất cho đến nay. Ngoài ra, một tàu khu trục và một số tàu nhỏ khác bị mất trong cuộc xuất kích của các tàu sân bay Mỹ vào Tulagi. Quan trọng nhất, thiệt hại nặng do bom gây ra cho Shokaku khiến tàu phải ở lại xưởng sửa chữa đến tháng 7 năm 1942. Tổn thất về máy bay trên các tàu sân bay cũng rất nghiêm trọng. Tổng số máy bay còn lại (tất cả các trạng thái) trên Zuikaku vào tối ngày 8 tháng 5 là 52 chiếc. Điều này có nghĩa là các tàu sân bay hạm đội đã mất 69 máy bay kể từ ngày 6 tháng 5. Cộng với việc mất toàn bộ nhóm không quân của Shoho (18 máy bay), tổng số máy bay trên tàu sân bay Nhật bị mất là 87 chiếc. Những tổn thất nặng nề về máy bay đã làm tê liệt nhóm không quân của Zuikaku và khiến con tàu không thể hoạt động trong vài tháng. Không chỉ trận Biển San Hô là một thảm họa chiến lược do thất bại trong việc chiếm Port Moresby, mà trận chiến còn khiến 3 trong số 11 tàu sân bay của Hải đội Liên hợp bị loại khỏi đội hình trước trận quyết định của Yamamoto tại Midway.

Thiệt hại của Mỹ cũng rất nặng nề, bởi Lexington chiếm tới một phần tư sức mạnh tàu sân bay hoạt động của Hạm đội Thái Bình Dương. Yorktown chịu thiệt hại nhẹ nhưng việc sống sót cho phép người Mỹ có lý do chính đáng để tuyên bố một chiến thắng chiến lược. Ngoài Lexington, một tàu tiếp dầu và một tàu khu trục cũng bị đánh chìm. Tổng số máy bay trên các tàu sân bay bị mất là 81 chiếc, bao gồm 35 chiếc khi Lexington bị đánh đắm.

Đối với cả Mỹ và Nhật, trận chiến tàu sân bay đầu tiên của chiến tranh đầy những bất ngờ và cơ hội bị bỏ lỡ. Với việc tiến công của Nhật Bản ở Nam Thái Bình Dương bị chặn đứng, cả hai bên giờ đây chuẩn bị cho đòn tấn công của Nhật vào Midway ở Trung tâm Thái Bình Dương. Trận chiến tàu sân bay quan trọng nhất của chiến tranh đang đến gần.