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7日傍晚，科雷希多最终陷落的消息传到了第十七特混舰队。弗莱彻对此无暇多想，他和水兵们只能以第二天的英勇战斗为温赖特将军和他的兄弟报仇！黎明前几个小时，舰队一直向西航行，与路易西亚德群岛东南边缘保持330公里距离。弗莱彻计划西进至日出之前转向东南，放飞侦察机实施搜索。日军2艘或更多航母就在附近，必须尽快发现它们并率先发起攻击。头天上午，美军已成功击沉了敌军1艘航母，并至少暂时阻止了日军登陆船队继续前进。他派出的2支分队都遭到了日军袭击：克瑞斯巧妙避免了损伤，“西姆斯”号已经战沉，“尼奥肖”号虽仍然漂在水面上，但实际上已等同于损失。战役的最终胜负无疑将取决于天亮之后双方航母的巅峰对决。
凌晨1时30分到4时30分，弗莱彻小憩了一会儿。他醒来时，菲奇和一众参谋都已早早起床。大战在即，所有人脸上都写满了凝重。黎明在不知不觉中悄然来临，1942年的5月8日注定将被记入史册。不管胜负与否，他们进行的这场战斗都将被后人永远铭记。
参加8日殊死搏杀的双方可谓势均力敌。双方各有大型航母2艘，美军有舰载机117架——战斗机31架、鱼雷机21架、轰炸机65架，而日军则有96架——战斗机38架、鱼雷机25架和轰炸机33架。所有战机全是当时两军最先进的机型。从数字上可以看出，美军轰炸机稍占上风，日军则在战斗机和鱼雷机方面居于明显优势——日军的零式战斗机和九九式舰载鱼雷机在性能上远强于对手。美军指挥官弗莱彻并非海军航空兵出身，日方的高木同样不是。但双方航空指挥官菲奇和原均具有丰富的航母作战经验。高木和原都是1911年“海兵”第三十九期学员，弗莱彻和菲奇也同是1906年安纳波利斯海军学院的毕业生，双方都是外行领导内行。由于高木之前从未指挥过航母舰队，而弗莱彻通过援救威克岛以及空袭吉尔伯特、莱城、图拉吉等活动积累了一定的实战经验，因此相对而言，原在舰队中对一般事务的影响力要比菲奇在第十七特混舰队中的影响要大。美军“约克城”号和“列克星敦”号的上校舰长巴克马斯特和谢尔曼都有海军飞行员证书，而日军“瑞鹤”号和“翔鹤”号的舰长横川市平、城岛高次都非海军航空兵出身。唯一不太对称的是，高木已在5月1日晋升海军中将，而弗莱彻仅仅是海军少将。
双方护航舰只也大致旗鼓相当。日军有4艘重巡洋舰和6艘驱逐舰，美方则是5艘重巡洋舰和7艘驱逐舰。美方最大的优势在于雷达，而且高炮性能略优于对手，但其2艘航母协同作战不到一周。而日军“双鹤”开战以来一直成双成对，一起执行任务历时半年，袭击过包括时乖命蹇的“竞技神”号等诸多目标，在协同作战上稍占上风。8日的气象条件对日本人相对有利。由于弗莱彻舰队彻夜南行，逐渐驶离了之前风雨交加的海域，这天美军舰队所处海域风平浪静，能见度超过30公里。而日军舰队所在海域浓云密布，不时大雨滂沱，便于隐匿舰队的行踪。一个客观因素是，日军飞行员的疲劳度甚于他们的美国同行。纵观太平洋战场诸多战役，本次交战的对阵双方堪称势均力敌。
即将在珊瑚海上演的是人类历史上从未有过的一场海上对决。过去以战列舰为主力的海战中，双方距离最多只有十几海里，彼此都在对方可视范围之内。现在这一距离一下子延伸到100海里以上。如果把战列舰之间的水面对决比喻成冷兵器时代的近身肉搏，那么以航母舰载机为攻击武器的交战就类似进入了火器时代。对前者而言，即使你先发现对方，自己也将同时出现在对手视野之中，双方必须以真正实力用舰炮或鱼雷来终结对手。后者则不同，谁能率先发现对方，则可提前出手一击致命。弗莱彻和高木恰似处在同一片丛林中的狙击手，已经能够感到对方的冷冷杀气，克敌制胜的关键在于先发现对手并射出致命的子弹。
日出前的一小时里，蔚蓝的海洋一片静谧，呈现出一种宁静的祥和，但表面的沉寂无法掩饰人们内心的焦虑。珊瑚海300公里海域之内，美日双方4艘航母都在进行着类似的准备。炮手们注视着逐渐变亮的天空，损管队员再次检查水密封舱，地勤人员在忙着为舰载机的起飞做最后准备。“约克城”号的餐厅发放了作为战时食品的10000多根巧克力糖果棒，日本航母上的应急米糕也发了下去。
在征求过菲奇的意见之后，弗莱彻决定采取360度全方位搜索。由于头天晚上舰队一直在向南行驶，日军绕到背后的可能性不大，因此向南6架俯冲轰炸机的搜索半径为230～280公里。搜索重点区域——北边半圆的12架侦察轰炸机搜索距离为360公里。6时35分，“列克星敦”号转向东南逆风方向，放飞的18架飞机奔向各自搜索区域。之后菲奇下令“约克城”号放飞4架战斗机用于舰队上空巡逻，“列克星敦”号的8架俯冲轰炸机则执行舰队周围的防鱼雷机任务。
负责东北方向的约瑟夫·史密斯中尉似乎运气不错。在飞完360公里规定航程之后，中尉又飞了一段90度直角航线才掉头返航，他的勤勉很快得到了回报。在返航路线上仅仅飞出45公里，8时20分，史密斯就透过乌云间隙窥见了下方迤逦而行的高木舰队。兴奋不已的中尉立即发回了接敌报告，“东北方向280公里，2艘敌航空母舰，4艘巡洋舰，航速20节，向南行驶”。
负责相邻扇区的狄克逊少校、埃弗利·威廉姆斯少尉立即赶来，更正了日军舰队的详细位置为“距离320公里”。之后狄克逊并未离开，一直在日舰上空的云隙中钻来钻去，接连发回最新消息。他的飞机很快被执行巡逻的零战发现，狄克逊借助云层的掩护躲过了数次攻击，但飞机多处中弹起火。凭着出色的驾驶技艺和超人胆略，狄克逊在日舰上空盘桓了170分钟才掉头返航，最终顺利返回了母舰。
得到发现敌舰的消息之后，8时47分，菲奇下令“攻击机群准备出击”。由于双方距离几乎是鱼雷机和战斗机的攻击极限，弗莱彻要求菲奇提出一个缩短机群返航距离的预定航向。菲奇回复说等回收早上放飞的侦察机后，预计最快在10时“舰队将朝敌军的方向行驶”。
9时开始，“约克城”号率先放飞了39架舰载机，其中侦察轰炸机7架、俯冲轰炸机17架、鱼雷机9架和战斗机6架。7分钟后，“列克星敦”号放飞了由43架飞机组成的攻击机群，其中4架侦察轰炸机、18架俯冲轰炸机、12架鱼雷机和9架战斗机。82架飞机分成5个战术编队向日军舰队所在海域疾驰而去。
9时08分，弗莱彻通过信号旗向菲奇下达了“接管战术指挥权”的命令。他认为此举可以减少通信次数，让经验丰富的菲奇自由指挥航母和舰载机对战斗更加有利。这是一个大度而合理的决策——未来在中途岛海战时，弗莱彻还将同样对待斯普鲁恩斯。在他看来，把攻防任务交给菲奇有利于自己集中精力驾驭全局。紧要关头得到战术指挥权让菲奇颇感意外，对此他显然非常高兴，这对一个军事将领来说是千载难逢的绝佳机会。
移交战术指挥权后，弗莱彻下令舰队以20节航速跟随机群驶往东北。他同时致电麦克阿瑟和布雷特，指明了日军舰队的位置、航向、航速及自己的位置，期望友军能够出动陆基战机协助攻击。事实上，布雷特的轰炸机正忙于组织对日军登陆船队的袭击，协助作战的可能性微乎其微。
接到井上“登陆作战推迟至12日”的电令之后，五藤试图重新集结分散在路易西亚德群岛以北的几路舰队。他命令梶冈、丸茂于当天下午全部到伍德拉克以东75公里处集合待命。一旦高木击溃美军航母舰队，登陆船队将立即挥师南下，踏上前往莫尔兹比港的最后征程。
在五藤的东南方向，高木和原同样怀着为“祥凤”号报仇雪恨的悲壮心情奔赴战场。凌晨4时，彻夜北进的高木舰队抵达南纬11度10分、东经156度20分海域。此时，日军舰队上空浓云密布，时而暴雨倾盆，天气条件对日军无疑十分有利。为应对随时到来的危机，高木索性放弃了加油。
天刚放亮，从拉包尔和图拉吉陆续起飞了4架一式陆攻机和3架水上飞机，对路易西亚德群岛周边海域实施搜索。山田的陆基攻击机在拉包尔已整装待发，可糟糕的天气导致它们无法起飞。德博因的水上飞机同样起飞，对路易西亚德群岛以南实施搜索，它们注定将无功而返，对阵的2支舰队很快将驶出其搜索范围。
和美军通常使用侦察轰炸机执行搜索任务不同，日军习惯于用护航舰只的水上飞机进行侦察，而将更多的飞机留作进攻。当天清晨，高木舰队所在海域风高浪急，巡洋舰的水上飞机无法起飞，侦察任务必须由舰载机来完成。由于已知晓了美军的大致方位，而且舰队头天晚上一直向北，身后就是五藤、丸茂、梶冈等几支友军，6时15分，高木下令放飞7架鱼雷机，对舰队南面东经140度到215度之间、400公里内范围内实施搜索。
8时22分——比史密斯发现日军晚2分钟，“翔鹤”号菅野兼藏鱼雷机的侦察员后藤继男就发现了晴朗天空下的美军舰队。岸田清次郎无线电兵立即向高木发回了接敌通报：“发现美军机动部队，航母2艘，战列舰1艘，方位205度，距离235海里，航速16节。”和狄克逊的做法类似，之后菅野一直驾机与美军舰队保持接触并持续发回最新情报。更加不可思议的是，在美军舰队附近盘桓许久的日机竟然未被对手发现，菅野直到9时55分才因燃料不足返航。其间，美军虽截获了菅野发出的电文，但因岸田严格加密而无法解读。
追击数天的美军终于露出了行踪，原于9时10分下达了攻击命令。“双鹤”立即开始加速，随着飞行指挥官手中白旗的频频晃动，飞机一架接一架从航母上腾空而起，众多空勤人员挥动双臂或帽子为飞行员壮行：“加油，一切全拜托你们了！”
“瑞鹤”号9架零战的指挥官为塚本祐造大尉——出击珍珠港途中老答错题的那位，14架俯冲轰炸机的指挥官为头晚夜袭中侥幸逃生的江间保，8架鱼雷机由岛崎重和亲自率领。“翔鹤”号9架零战指挥官是帆足工，10架鱼雷机由市原辰雄率领，19架轰炸机的指挥官为高桥。69架飞机组成的攻击机群由高桥任总指挥，这是他最后一次带队执行任务。
攻击机群出发之后，高木下令舰队提速至30节尾随进入战场。阴差阳错，恰恰是这道命令给腿短的美军鱼雷机、战斗机提供了参与攻击的机会。至此，双方均已拔剑出鞘，挥向对手！
飞行途中，“约克城”号鱼雷机队与返航的史密斯中尉迎面相遇。中尉旋即飞至泰勒机旁，向少校详细报告了日军舰队的最新位置方重新踏上归程。根据史密斯的指点以及狄克逊不断发回的最新消息，10时30分，“约克城”号的轰炸机群发现了以疏散队形高速航行的高木舰队。伯奇并未贸然发起进攻，而是决定采取头天攻击“祥凤”号的办法，等鱼雷机来到之后再发起协同攻击。10时56分，在浓云中等待了26分钟的伯奇终于等到了泰勒的鱼雷机队，随之到来的还有麦卡斯基上尉的战斗机队。简单沟通之后，伯奇与泰勒决定在低空和高空同时实施联合攻击。
此时日军航母编队呈现出一种不规则的队形。2艘航母已经散开，“翔鹤”号处于东北，“瑞鹤”号则位于西南，两舰间距13公里。“那智”号和“羽黑”号率数艘驱逐舰负责护卫“瑞鹤”号，“衣笠”号和“古鹰”号与剩余驱逐舰则保护“翔鹤”号。
眼见攻击近在眼前，狡猾的“瑞鹤”号立即加速驶入附近的一片积雨云区。“翔鹤”号则犯了头天“祥凤”号类似的错误，开始转向东方逆风航行，试图放飞更多的战斗机。日本海军中“‘翔鹤’号总为姊妹舰‘瑞鹤’号充当盾牌”的传说也由此开始。
10时57分，“约克城”号攻击机队在战斗机的掩护下向“翔鹤”号发起猛攻，日军航母及护航舰船的高炮全部发出了怒吼。泰勒少校将9架鱼雷机分成3个小队，从东南方向掠海杀向日军航母。麦卡斯基的4架“野猫”奋不顾身地扑向由王牌飞行员“零战虎彻”岩本彻三领军的战斗机群，为攻击机的投雷投弹创造条件。就在泰勒的鱼雷机队逐渐逼近航母之时，海面上忽然腾起一股股巨大的水柱，对低空飞行的鱼雷机构成了致命威胁。
眼见高射炮火无法阻止美军前进，狡猾的日军立即用重巡洋舰203毫米主炮向海面平射，利用激起的水柱阻止美机近距离发射。此举果然有效，泰勒只好在1400米远距离发雷。“翔鹤”号的有效规避使美军的鱼雷全部落空。
失之东隅，收之桑榆。利用鱼雷机队吸引日军大部分高射炮火的时机，伯奇和身后的乔根森少尉率轰炸机群在5000米高空以70度角俯冲而下，冲破弹幕在800米高度连连投弹。正在进行S形规避的“翔鹤”号立即被无数条水柱包围了。
11时05分，1颗炸弹准确命中“翔鹤”号前甲板左侧，剧烈的爆炸导致飞行甲板前部翻卷，一号升降机卡死，航空汽油外泄引发的大火迅速蔓延，11人在爆炸中死亡，另有1人失踪、11人受伤。“前部甲板中弹，大破，起火！”还没等舰长城岛下达损管指令，11时06分，飞行甲板尾部再次传来一声惊天动地的巨响，波威尔少尉投下的炸弹命中甲板后端右侧，飞舞的弹片将11号25毫米三联装机炮炮组成员全部杀死。部分破片击穿了机炮后下方的工作室舱壁，一块弹片击中了柴田好一的左腿。看到小腿只有很小一部分和膝盖相连，柴田索性拿起斧头将之彻底砍断。爆炸共导致35人死亡、46人受伤。连中两弹的“翔鹤”号完全丧失了航空作战能力。因投弹高度仅60米，波威尔未能将飞机成功拉起，被日军防空炮火击落在航母右舷的大海之中。奋不顾身的少尉后来被追授“国会荣誉勋章”。
因天气恶劣和通信不畅，“列克星敦”号的俯冲轰炸机队未能找到目标，无奈返航。11时20分，奥尔特中校的4架侦察轰炸机和布雷特少校的11架鱼雷机还是发现了已遭重创的“翔鹤”号。日军战斗机群拼命拦截，迅速将美军6架护航“野猫”的半数击落。凭借双方战斗机缠斗的有利时机，奥尔特和布雷特率队向“翔鹤”号发起了协同攻击。11时40分，布雷特的11架鱼雷机从1800米高空盘旋而下，在800米高度一分为二，9架瞄准右舷、2架绕至左舷投雷，所有11条鱼雷依然无一中的。
与此同时，美军4架侦察轰炸机在760米高度投下了炸弹。11时41分，奥尔特中校投下的炸弹准确命中了“翔鹤”号舰桥右后方，舰上再次腾起了一股浓烟。由于附近人员密集，爆炸共造成30人死亡、32人失踪和62人负伤。炮术指挥官杉山寿雄及一号25毫米机炮组集体死亡，爆炸掀起的巨大气浪将许多人直接掀入大海。
至此，遭遇两轮攻击的“翔鹤”号被命中454公斤炸弹3颗、近失弹8颗。由于水线以下并未受损，“翔鹤”号航速丝毫未减，但已完全丧失了航空作战能力。舰长城岛请求撤退，12时10分，高木下令“翔鹤”号在巡洋舰和驱逐舰各2艘的护卫下以30节高速撤向东北。到达安全海域之后，除“有明”号陪同“翔鹤”号向特鲁克返航之外，其余3舰再次掉头南下，加入主力舰队。
攻击中，美军损失战斗机和轰炸机各4架，另有3架轰炸机迫降，15名机组成员阵亡或失踪。12时22分，完成攻击的美机开始返航。泰勒的鱼雷机队结成密集防守队形掠海飞行。日军零战以3架为一小组前来拦截，布雷特命令集中射击敌军长机，密集的火力很快将日军2架长机击落，日机队形出现散乱。鱼雷机群趁机摆脱攻击绝尘而去，1个多小时后安全返回母舰。
身高1.89米的奥尔特看上去50多岁，长长的脸庞晒得黝黑。本次“列克星敦”号返航之后，海军部已决定由中校出任一艘改装航母的舰长。他的运气显然比布雷特差了很多，机群遭到众多零战的围攻，他身边的2架“野猫”和3架“无畏式”被接连击落。奥尔特和机枪手威廉·巴特勒及座机均被击伤，他发现自己处在一个异常危险的境地——在茫茫大海上迷失了方向，油料已所剩无几。
飞回航母已毫无希望，奥尔特试图与母舰取得联系，高声呼叫谢尔曼舰长：“能听到我的呼叫吗？雷达能看到我们吗？所剩油料仅够我飞20分钟。”此时“列克星敦”号受创停电，无法接收奥尔特发出的呼号。听到呼叫的“约克城”号舰长巴克马斯特立即回话：“我听到你的声音了，你们不在雷达屏幕上。”
奥尔特：“我应该盘旋等待吗？你希望我爬升还是下降高度？燃料还够我飞20分钟。”
“约克城”号：“你不在雷达屏幕上，尝试飞往最近的陆地。”
奥尔特：“最近的陆地在200英里之外，我们永远到不了那里。”
“约克城”号：“靠你自己了，祝你好运。”
奥尔特：“请向‘列克星敦’号转达，我们的1颗454公斤炸弹命中了1艘敌军航母。敌人战斗机来了，我改向正北飞行，请告诉我是否听到我的话。”
“约克城”号：“听到。全靠你自己了，将转告你的话，祝你顺利。”
奥尔特：“好的，再见。我的1颗454公斤炸弹击中了1艘敌军航母！”
那是人们最后一次听到奥尔特的声音。为表彰其在珊瑚海的杰出表现，中校随后被追授“海军十字勋章”，舷号DD-689的一艘美军驱逐舰也被命名为“奥尔特”号。
10时22分，前往攻击的高桥机群与返航的菅野迎面相遇。姬石忠男一等飞曹一度认为对面飞来的是一架敌机并试图攻击，直到菅野摇摆机翼示意方知是友军。看到己方攻击机群的菅野做出了一个匪夷所思的动作，迅速掉头飞回编队最前方，同时向“翔鹤”号发回了绝命电报：“暂不返航，将引导编队实施进攻。”燃油严重不足的菅野显然已毫无返航希望。
后来菅野机在返航途中被美军击落，3名机组成员无一幸存。得知此事之后，感动万分的山本亲自颁令，全体机组人员特晋两级军衔并命名为“军神”。
“列克星敦”号舰桥上，谢尔曼舰长认为眼前的形势就像两名拳击手同时挥拳，双方都可能被对方击中。他预计日军的攻击将在11时前后来临。由于“列克星敦”号前身是一艘战列巡洋舰，舰体庞大导致机动性能较差，能否躲过日军的攻击，谢尔曼心中毫无把握。果然不出预料，10时55分，航母对空预警雷达发现110公里外有3个庞大的机群迎面飞来。根据时间推算，美军机群不可能出现在这一位置，那无疑正是日军的攻击机群。美军航母和护航舰只的所有防空武器齐刷刷地昂起了头，炮手或扣扳机，或端弹夹，各就各位，急切张望着日机来临的方向。
为分散日机的攻击力量，原本处于同一环形阵中的2艘美军航母开始向不同方向以25节高速机动，“约克城”号向西南，“列克星敦”号朝西北，双方拉开了8000米距离。护航舰只随之一分为二。护卫“约克城”号的是史密斯少将的“阿斯托利亚”号、“波特兰”号、“切斯特”号重巡洋舰及3艘驱逐舰，随“列克星敦”号运动的是金凯德少将的“明尼阿波利斯”号、“新奥尔良”号重巡洋舰及4艘驱逐舰。虽然此举分散了日军的攻击，但也削弱了己方的防空能力。
此时，美军2艘航母上空各有战斗机4架，但燃油已所剩无几，另有18架轰炸机——其中“约克城”号8架、“列克星敦”号10架——在执行低空反鱼雷机任务。甲板上的所有飞机受命紧急升空，到11时01分，“列克星敦”号升空战斗机和轰炸机各5架，“约克城”号则放飞了4架“野猫”。
战斗机引导官吉尔上尉指令9架“野猫”前往截击逐渐逼近的日军机群，其中3架爬高阻击俯冲轰炸机，6架则在低空猎杀鱼雷机。11架“无畏式”受命向东迎击日军鱼雷机群，另12架留守在航母2000米指定扇区负责阻击日军鱼雷机，缺少燃油的8架“野猫”则在舰队上方2500米负责警戒。
11时05分，由菅野引导的高桥机群发现了美军航母舰队。其中33架俯冲轰炸机位于4200米高空，鱼雷机和战斗机各18架则在3000米高度进行快速平缓的俯冲。日军这一攻击阵形导致美军之前的部署全部落空。6架低空寻敌的“野猫”因云层遮拦未能发现日鱼雷机，另3架爬高迎击的“野猫”却因高度不够与敌机擦肩而过。反倒是执行反鱼雷机的俯冲轰炸机群与日军零战迎头撞上，瞬间被日军击落4架。日军机群在外围仅损失鱼雷机1架。
弗莱彻戴着一顶一战时期的老式头盔，携参谋长斯宾塞·刘易斯上校和几个参谋登上了司令舰桥，用望远镜仔细观察敌机袭来的东北方向。战斗报话员汤姆·纽瑟姆听到司令官对参谋长说：“看，他们要来揍我们了。”
11时10分，日军首先向“约克城”号发起了攻击。11时15分，佐藤善一大尉率4架鱼雷机在1200米高度向“约克城”号左舷逼近，在800米高度投下鱼雷。巴克马斯特迅速右满舵使航母航向与鱼雷来袭方向平行，4条鱼雷擦着船舷一掠而过。日军的俯冲轰炸随即展开。11时24分，江间保率14架轰炸机从4000米高空发起俯冲，虽然葛原丘和上冈功一的飞机尚未投弹就被美军高炮击落，但剩余12架日机还是冒死冲破弹幕，投下了炸弹。
当日军飞行员俯冲时，技艺高超的巴克马斯特操舰急转，竭力将航母调至与敌机来袭的垂直方向。日机投弹高度仅450米，甚至更低。美军水兵抬头可见落下的炸弹越来越大，并在炸弹落下的最后一刻紧急卧倒。等完成投弹的敌机紧急拉起时，上校已操舰来对付下一架敌机了。此起彼伏的爆炸声中，舰长更改航行的吼叫声在司令舰桥上都能清晰听到。
“约克城”号四周水柱林立，两位数的近失弹溅起的巨浪笼罩了全舰，6颗炸弹只差数米就能击中航母，溅起的弹片撒满了舰岛。后来刘易斯打趣说：“杰克（弗莱彻）和我几乎伸手就可以抓到它们。”几颗近失弹甚至将航母的舰尾抬出水面，燃油舱泄漏，在高速机动的航母身后留下了一道弯曲的油迹。1颗炸弹在与第二十号框架并排的右舷舰首15米处爆炸，舰体被击穿了四五个洞，第二十号框架处的油管也被划破。
11时27分，美国人之前的好运戛然而止。一颗250公斤炸弹在“第一百零八号构架稍前部、距中心平分线右舷6英尺6英寸处”取得命中，飞行甲板瞬间被撕开了一个大洞，快速下坠的炸弹连续穿透数层甲板在航空用品仓库中轰然炸响，飞溅的弹片将一支修理队一扫而空，当场死亡37人、受伤26人，被摧毁的仓库迅速燃起大火，航母对空雷达也因剧烈震动暂时失灵。黑烟从飞行甲板被撕开的大洞中喷涌而出。因锅炉进气口被飞舞的弹片击穿，轮机人员只好将3个锅炉舱关闭，“约克城”号的航速很快下降到25节。损管人员挺身而出，奋力救援，大火迅速被扑灭，航母依然具备航行和航空作战的能力。史密斯少将后来写道：“总而言之，我们似乎非常漂亮地挺过了这场厮杀。”
日机当然不会放过体形硕大的“列克星敦”号。在数量占优的零战与“野猫”缠斗之时，日军鱼雷机队继续奋力向前突进。11时16分，“列克星敦”号瞭望哨高喊道：“他们来了！敌鱼雷机在左舷。”谢尔曼镇静地朝左舷方向望去，只见9架日鱼雷机仅以15米飞行高度掠海而来。护航舰船所有高炮猛烈开火，在空中形成一朵朵黑色的死亡之云。“菲利普斯”号舰长亚历山大·厄尔利上校后来写道：“当它们飞过护卫舰上空扑向航母时，仿佛一下子炸开了锅，大家都在用127毫米、28毫米和20毫米炮拼命开火。”对此日机全然不顾，纷纷提升高度从护航舰只上空一掠而过，直插轮形阵中心的“列克星敦”号。
谢尔曼立即下令“右满舵”，试图将较窄的舰尾朝向敌机来袭方向。作为当时世界最长的战舰之一，庞大的“列克星敦”号半分多钟才开始右转。还未等它做出有效规避，日军机群已经进入了攻击阵位。
日军鱼雷攻击依然采用了惯常的两舷夹击战术。金泽卓一率4机从左舷进攻，市原辰雄的10机则全部转至右舷。可能感觉左舷攻击力稍显薄弱，市原临时将自己的6架鱼雷机派去支援金泽。由于临时转至左舷的6机挡住了金泽4机的路线，他只好率队从舰首偏左的方向进入攻击路线，并迅速投下4条鱼雷。日军这一突然变招竟收到奇效，原来的两面夹击变成了三面包抄，美军航母无论如何规避都无法摆脱中雷的命运。舰上一众水兵惊恐地看到两条翻着白色泡沫的鱼雷径直奔向航母左舷。
11时20分，“列克星敦”号巨大的舰体轰然一震，左舷水线附近喷射出一条夹带海水的巨大火舌。第一条准确命中85号肋位的鱼雷造成左舷73—103号油舱进水，舰首防雷护壳被活活击穿。仅1分钟后，第二条鱼雷再次击中左舷60—65肋位，导致该处油舱进水，两台升降机因液压失效停运。这条鱼雷彻底破坏了防护壳内的主船体，海水从被撕开的破洞汹涌灌入，左舷多个隔舱进水使得航母出现了6度左倾。“列克星敦”号很快升起了信号旗：“我舰已被鱼雷击中！”
来自低空的鱼雷打击尚未结束，日军高空的俯冲投弹已接踵而至。随着舰首瞭望哨发出的惊呼，19架日军轰炸机从4000米高空背光方向俯冲而下。几乎就在第一条鱼雷击中航母的同时，一颗250公斤炸弹准确落在了左舷前炮位3门127毫米炮之间，一声惊天动地的巨响之后，正在怒吼的火炮全部变成了哑巴，6号炮组炮手集体阵亡，2号和4号炮手非死即伤，尸体枕藉。第二颗炸弹紧接着落在舰桥和烟囱中间，将烟囱底座彻底摧毁。
伴随着此起彼伏的爆炸声，航母汽笛忽然凄厉地叫了起来。一颗炸弹在穿过上层建筑和烟囱之间的空隙时击中了一根金属管，虽未命中，落入右舷，但被炸弹撞弯的金属管中有一条从舰桥操纵汽笛的绳索，被突然拉紧的绳索导致汽笛像挨了打的孩子一样呜呜叫个不停，平添了一层恐怖气氛。一直到11时32分日军最后一架飞机从上空飞走，才有人上前把蒸汽阀门关掉。
完成投弹的高桥一直躲在美军警戒幕外观察战况。11时25分，他向原发回了热情洋溢的电报，“击沉敌航母‘萨拉托加’号”。但是高桥很快发现，受创的美军航母虽浓烟滚滚，依然顽强地漂在海面上。随后他沮丧地发出了纠正电报：“取消之前击沉‘萨拉托加’号之报告。”
“有几次几乎看不见航母了，它周围的炸弹和鱼雷实在太多了，近失弹、爆炸弹和哑弹到处都是。”金凯德少将后来如此回忆说，“但它只是暂时减速，侧倾迅速得到纠正，然后它继续以25节的速度航行，情况似乎得到了控制。在它的尾迹有大片燃油覆盖着水面，空中弥漫着燃油的芳香，还混杂着炸药的刺鼻气味。”《芝加哥论坛报》随军记者斯坦利·约翰斯顿目睹了日军攻击的全过程，后来他在《“列克星敦”号与珊瑚海海战》一书中写道：“舰桥下边的火炮一开火，在舰桥露天部分的我们被炮弹发射的火药味呛得难熬。小口径自动炮开火时，好像在军舰左舷竖起了一面火墙，一道道红色、白色的曳光弹道在灿烂的阳光下闪闪发光。”
攻击持续了约40分钟，11时50分日机开始返航。综合战绩，美军飞行员声称击落敌机32架，高炮手则宣称击落28架。最后估计前者可能击落敌轰炸机4架、鱼雷机6架，后者可能击落敌轰炸机1架、鱼雷机2架。
返航途中的双方机群爆发了几次遭遇战。燃油几乎耗尽的双方均不恋战，空中格斗属于典型的“短平快”。美国人在搏斗中占据上风，11架日机被美军击落，高桥与菅野双双机毁人亡。因为在此前的系列战斗中表现出色，阵亡的高桥获晋两级为海军大佐，并和菅野机组的3名成员一样获得了山本的通令嘉奖。
同一天里，被寄予厚望的日军陆基飞机毫无战绩可言。暴雨如注，导致跑道严重积水，驻拉包尔的元山航空队所有战机无法起飞，最终无奈放弃出航。驻图拉吉横滨航空队司令官宫崎重敏派出了3架川西大艇，试图在傍晚发起薄暮攻击。13时30分，宫崎接到了山田发来的电报，“因担心敌我双方混淆，攻击取消”。3架飞机在19时15分返回基地。
尽管伤势非常严重，但“列克星敦”号依然漂浮在海面上。损管指挥官赫莱上尉和队员的努力极其有效。仅1个小时后，所有受损隔舱舱壁均已加固，火势也得到有效控制，迅速修复的3台锅炉使航母航速恢复到25节。希利少校向谢尔曼报告说，他们正试图使航母“恢复本来面目”，同时保证轻微侧倾很快就可消除。这种侧倾对航行虽然影响不大，但会给飞机起降带来诸多困难。通过将燃油从左舷油舱抽到右舷空油舱，航母逐渐恢复了平衡。医务人员正有条不紊地救治着伤员，一切看似正向好的方向发展。损控中心打给谢尔曼的电话中充满了乐观和戏谑：“我们撑住了被鱼雷打坏的地方，扑灭了火，很快就会使舰只平稳下来。但是长官，我要向您建议，如果您还想再挨鱼雷，就让日本人打在右舷好了。”当初这艘航母的设计师曾放言，即使10条鱼雷也不可能击沉这艘伟大的航空母舰，这一预言似乎即将变成现实。
在弗莱彻眼里，不远处的“列克星敦”号看上去似乎还不错。他知道“约克城”号当无大碍，在经历了日军一连串重拳打击之后，美军虽摇摇欲坠但并未倒下。他立即向尼米兹、麦克阿瑟和利里发去了战情通报：“敌军第一次攻击结束，我军无重大损失。”
12时20分，菲奇向弗莱彻发来了“列克星敦”号的首次伤情报告：“最大航速24节，左舷中两条鱼雷，可能更多，4号锅炉舱被淹没，2号、6号锅炉舱漏水已得到控制，各处火灾均已扑灭，两边都有许多伤亡，飞行甲板升降机卡死。”仅1分钟后，巴克马斯特有关“约克城”号的损伤情况也报了上来：“中炸弹1颗。由于3台锅炉舱受损，最大航速降至25节。”1分钟后，再次传来了“雷达恢复工作”的好消息。轮机人员报告说，“所有锅炉均已处在工作状态”，航速很快能恢复正常。菲茨杰拉德在当天的日记中说：“不知道这种暂时的宁静能够持续多久，一切都取决于我们的飞机给敌人航母造成了多大破坏。”
截至13时，“约克城”号已回收了自己的5架战斗机、21架轰炸机和9架鱼雷机，1架“野猫”降落在“列克星敦”号上，2架轰炸机未能返航，1架在附近海面迫降，驱逐舰迅速将机组成员救起。1架负伤的“无畏式”一头扎进了航母烟囱，着实把大家吓了一跳。地勤人员马上开始给降落的飞机加油挂弹。而“列克星敦”号的机群尚未回来。
将战术指挥交给给菲奇之后，弗莱彻终于可以静下心来认真思索全局。从12时30分开始，“约克城”号情报人员截听到东北方向的大量电讯，表明日军机群已返回母舰，似乎一艘航母正在指挥另一艘航母的飞机，而这艘航母对自己飞机的呼叫毫不理睬。据此弗莱彻判断，敌人至少有1艘航母沉没或重伤，失去了航空作战能力。
现在弗莱彻必须尽快决定舰队的下一步行动。如果继续停在原地发起第二波攻击，由于敌人至少还有1艘航母且自己位置已经暴露，舰队就必须冒遭日军第二轮打击的巨大风险。在他身边，能够立即出击的轰炸机约有10架、鱼雷机8架，却只有7条航空鱼雷，加上尚在空中巡逻的1架“野猫”，可出动的战斗机只有8架。从返航攻击机群的情况来看，敌军的防御力量无疑十分强悍，攻击机一旦再次出击，必须派出战斗机护航。弗莱彻还要考虑自身的防守，8架战斗机肯定无法同时兼顾护航和防守两大任务。“列克星敦”号的情况弗莱彻并不十分清楚，但知道它至少挨了2条鱼雷，这对任何军舰都不算小事。返航飞行员反映日军航母所处海域天气糟糕，日军用信号为自己的返航机群导航，说明飞行员也很难找到回家的路，美军能否再次准确找到日军航母尚属疑问。“尼奥肖”号损失之后，燃油已成为弗莱彻必须考虑的重要问题。
此时战术指挥权仍在菲奇手中。13时15分，弗莱彻通过TBS征求菲奇的意见：“鉴于敌军拥有战斗机优势和未损伤的航母，我建议后撤，你意下如何？”9分钟后，菲奇回复“同意”。13时41分，菲奇提出自己将北上靠近返航飞机，此时“列克星敦”号的很多飞机还没回来。
对美军没有立即发起第二波攻击，战后出现了诸多非议。对此弗莱彻解释说：“虽然在5月8日不继续攻击的决定可能是依据错误情报做出的，但我相信，正是这一决定挽救了‘列克星敦’号大部分人员的生命。如果该舰沉没时护航舰只不在现场，将会有很多人因此丧生。”——老酒也马后炮地认可弗莱彻的做法，现在保留“约克城”号的每一分力量，都将对随后的中途岛海战带来不可估量的积极影响。
此时“列克星敦”号返航机群在远方的空中陆续出现。13时22分之后6分钟，航母回收了12架俯冲轰炸机和1架战斗机，航程最短的鱼雷机及5架战斗机依然杳无音信。弗莱彻询问“何时可以南撤”，菲奇回答“回收飞机后马上就走”。利用等待这段时间，弗莱彻在13时52分致电尼米兹和利里：“‘约克城’号已可以开到30节，我建议今晚后撤，用‘列克星敦’号的飞机补充‘约克城’号的损失，然后让‘列克星敦’”号回珍珠港。”
在美军舰队东北方向，高木和原也在干着同样的事情。因为“翔鹤”号远走高飞，从13时10分到14时10分，来自2艘航母的46架飞机陆续降落在“瑞鹤”号上。一条甲板收容2艘航母的飞机难度极大。由于时间仓促，来不及将飞机收容到机库之中，12架受伤严重的飞机不得不忍痛推入大海，另有7架飞机因燃油耗尽在海上迫降。
14时30分，原清点了自己的队伍，发现手头能够立即出击的飞机仅剩39架——战斗机24架、轰炸机9架和鱼雷机6架，攻击力量大打折扣。由于掩护“翔鹤”号撤退的3艘舰船尚未返回，“瑞鹤”号的护航力量也显不足。之前由于忙于追击，高木两次放弃了加油机会，2艘巡洋舰油量已不足50%，部分驱逐舰只有可怜的20%。返航飞行员兴高采烈地报告说：“我们已为‘祥凤’号报了仇，敌军大型和中型航母各1艘全部葬身海底。”高木和原据此做出了乐观估计：日军已取得了海战的辉煌胜利。
鉴于攻击已取得显赫战果且手头攻击力量严重不足，原于14时30分致电井上：“今日机动部队实施第二波打击无望。”高木也觉得美军航母悉数被歼，发起第二波攻击毫无必要。不等井上回电，高木于15时直接下达了北撤命令。
15时45分，井上回电：“暂缓进攻，先行北上。”等于追认了高木的撤退行动。虽然击沉了美军2艘航母，但在获悉“翔鹤”号重伤、“瑞鹤”号舰载机损失惨重的消息之后，出于对美军陆基轰炸机的恐惧，井上决定暂时终止MO作战。因为在缺乏航母有效支援的情况下，行动迟缓的登陆船队根本无法走完从路易西亚德群岛到莫尔兹比港的两天航程。之前1架从拉包尔起飞的侦察机发现，登陆船队前方存在一支规模较大的盟军舰队，包括战列舰1艘、重巡洋舰2艘和驱逐舰4艘——这显然是被夸大了的克瑞斯舰队。井上认为，如此规模的舰队中很可能存在1艘完好无损的航空母舰。思忖再三，他于16时20分颁布命令：
一、暂时推迟攻占莫尔兹比港的MO作战，战役再次发起时间另行通知。
二、德博因基地的水上飞机立即撤离。
三、RY作战部队在所罗门群岛东北方向重新集结，支援5月15日夺取瑙鲁岛和大洋岛的作战。
井上上述命令当然不会抄送一份给美国人。此时惶恐不安的弗莱彻尚不知晓，他已经取得了珊瑚海海战的胜利。
高木已经“受命”北撤，弗莱彻也暂时向南退却。在过去两天战斗中，美军击沉了轻型航母“祥凤”号并重创大型航母“翔鹤”号，迫使日军进攻莫尔兹比港的部队掉头——这一事实弗莱彻后来才会知道，而自己仅2艘航母受伤，损失油轮、驱逐舰各1艘。假如海战到此结束，不再出现其他变故，美军无疑取得了战略战术上的双重胜利。弗莱彻万万没有料到，更大的危机在不知不觉中已悄然临近。
随着形势不断好转，“列克星敦”号已经开始为返航的战机加油挂弹，以便在条件许可的情况下随时发起攻击。航空汽油补给装置打开了，几乎空箱的舰载机开始依次接受补给，从破损管线泄漏的汽油蒸汽逐渐蔓延开来。
12时45分，“列克星敦”号舰体深处发出了一声低沉的爆炸声，引发的震动比战斗中任何一次中雷或中弹都更强烈。爆炸发生在损管指挥所附近，几名损管队员当场身亡。一名损管队员在启动电动机时，迸发的微弱电火花引燃了到处弥漫的汽油蒸汽。13时05分，第二次爆炸比上次更加猛烈，巨大的气浪将钢制水密门和舱盖彻底冲毁，诱发的大火越烧越旺，局面瞬间到了完全失控的危险境地。
全体水兵不论职务，均抱着无比坚定的决心投入这场无比残酷的特殊战斗。有人皮肉被烧焦了，有人几次被气浪掀到甲板或舱壁上，但无人退缩，所有人都在忘我地战斗着。情况越来越糟。大火烧毁了消防管道，通信中断，只好用人体搭起一条100多米的“肉体线路”，口头传达舰长的命令。主电缆被大火烧毁，只能用人工操舵。电源中断导致全舰一片漆黑。蓄电池供电的应急灯打开了，在浓烟中仅能照出1米多远。抢险队员无奈戴上了面具，不断有人被烟熏倒。
记者约翰斯顿冲到了甲板上，只见浓烟不断从过道后边涌过来。他发现4名被严重烧伤的水兵几乎全身赤裸，一名菲律宾厨师正帮助医护人员将他们抬到吊铺上。医生给伤员注射吗啡并在伤口上涂抹鞣酸软膏，不断有伤员被抬过来。
弗莱彻下令舰队放慢速度，以应对“列克星敦”号突然出现的危机。其间他曾考虑让金凯德和史密斯派出水面舰艇对日军发起夜袭，如果驱逐舰燃油充足的话——实际上所有舰只普遍缺油。14时42分，弗莱彻询问两支驱逐舰中队指挥官——“菲利普斯”号上的厄尔利上校和“莫里斯”号上的吉尔伯特·胡佛上校，“正在考虑发起水面夜袭，你们燃油情况允许这么做吗？假如明天大部分时间需要高速航行，可以考虑在后天让巡洋舰给驱逐舰加油”。
未等两人做出答复，“列克星敦”号状况的不断恶化让弗莱彻逐渐打消了这种念头。随后他电告麦克阿瑟：“列克星敦”情况恶化，请求提供一切可能的空中掩护，同时通报了舰队的位置、航速和航向。
14时30分，“列克星敦”号的第三次爆炸比前两次来得更加猛烈。通风系统被彻底炸毁，不时有水兵在70℃的高温中倒下。因通风系统无法恢复，谢尔曼于16时下达了锅炉熄火和放弃机舱的命令。随着安全阀的打开，锅炉内的蒸汽喷涌而出，16台主锅炉一起排气的长啸声如翻江倒海，更增添了许多恐怖气氛。随着舰尾4个巨大的螺旋桨停止转动，巨舰缓缓停了下来。
16时30分，谢尔曼命令底舱人员全部向甲板转移。撤离同样步步凶险，烧得通红的舱壁上，厚厚的油漆开始噼噼啪啪脱落。更加令人不安的是，失控的火势正在向机械车间快速蔓延，那里存放着48条鱼雷和20颗航空炸弹。一旦这些家伙被大火引爆，后果不堪设想。
谢尔曼于17时下令弃舰。菲奇清楚航母已无法挽救，在17时07分告诉谢尔曼：“好啦，特德，咱们一起把人救出来吧。”弗莱彻问谢尔曼需要怎样的帮助，后者打信号说请求派巡洋舰和驱逐舰将航母上的水兵接走。16架飞机受命升空到“约克城”号上降落，巴克马斯特尽其可能接收了这些没娘的孩子。
17时10分，弗莱彻从菲奇手中收回了战术指挥权，下令驱逐舰前往救援航母上的舰员。“菲利普斯”号、“莫里斯”号、“安德森”号迅速靠了上去，金凯德率“明尼阿波利斯”号和“新奥尔良”号也驶向了“列克星敦”号。17时12分，巴克马斯特放飞了4架“野猫”负责舰队空中掩护，随后10架“无畏式”升空执行反鱼雷机巡逻。
撤离在悲壮、凝重的气氛中有条不紊地进行。医务人员首先组织伤员撤离，水兵井然有序地排起了长队，有人在为撤离人员登记并分发救生衣。很多人在舰上已服役很长时间。从航母下水那一天起，帆缆军士长约翰·布兰德就一直和它在一起，离开喜爱的战舰对他们来说不啻为心灵上的巨大打击。水兵就像短期出门旅行一样，小心地掸去设备上的灰尘，把散在桌上的文件整理归档，似乎很快就会回来似的。军需官威廉斯上尉奋力抢出了保险柜里的大量美钞。一队水兵边等候边若无其事地大吞冰激凌，这是他们用钢盔从厨房的冰箱里临时“抢救”出来的——估计这时也没人收钱了。部分水兵索性纵身跃入大海，水面波澜不惊，他们很快被护卫舰只从容救起。
舰上还有一位特殊的“舰员”——谢尔曼上校的好友，一只叫“韦格斯将军”的纯黑西班牙长耳狗，平时几乎与舰长形影不离。战斗打响之前，小狗被一根长皮带系在舰长室里。舰上火炮一打响，可把小家伙吓坏了，一直低声嗥叫着用鼻子拱门。撤退同样不能丢下这位比舰长军衔还高的“将军”。少尉马丁冲入满是浓烟的舰长住舱，从床底下将韦格斯抱起。它随后被揣入救生衣，随勤务兵斯威夫特一起转移到驱逐舰上。在美国大兵眼里，它可能比天皇御像还重要。
谢尔曼担任舰长已逾2年，和“列克星敦”号感情颇深，但他无意随舰葬身大海。战争刚刚开打，美国需要受过良好训练的军官，不需要他去做代价高昂的无谓牺牲。17时25分，在对全舰进行最后一次巡查、确信除216名阵亡者外全部人员都已离舰后，谢尔曼才准备和副舰长卡莫特·塞利格曼中校一起撤离。
两人一起来到舰尾，谢尔曼让塞利格曼先滑下去。依然不肯轻易离开的舰长若有所思地回头凝视浓烟滚滚的战舰，“快点，上校，不能再等了”，塞利格曼催促道。谢尔曼朝下看了看他，慢吞吞地说：“我在想，假如我离开了军舰而大火灭了，那不显得太愚蠢了吗？”就在两人顺着绳子往下滑时，舰上再次发生了一次剧爆，两人被震得松开双手落入水中，随后朝最近的一艘摩托艇游去。几名年轻小伙儿粗鲁地将两只落汤鸡拽上了摩托艇。
由于弃舰命令下达及时且救援得力，舰上共有2773人成功撤离，占全舰人员的92%，这才是最值得珍惜的宝贵财富！那些阵亡人员大多死于之前的战斗，因救援不力损失的人员极少。“明尼阿波利斯”号堪称救援冠军，它共救起750人，菲奇和谢尔曼都登上了这艘重巡洋舰。
几周之后，在华盛顿已晋升少将的谢尔曼回忆当时的情景，风趣地说：“小伙子们揪着我的一只胳膊和臀部的裤子把我提起来，从船帮把我脸冲下，扔到了摩托艇上。”
“要把一个人从海里拽上来，这是唯一的办法。”有人回答。
“不错，是这样的。”谢尔曼慢条斯理地说，“但是，我看把一位上校舰长弄到艇上，他们应该有更体面的办法。”
18时30分，“列克星敦”号上发生了沉没前最剧烈的一次爆炸，显然大火引爆了机械车间的鱼雷和重磅炸弹。气浪将甲板上的整架飞机和硕大钢结构抛向数十米高空，巨大的火柱夹着黑色浓烟和白色蒸汽直冲云霄。史密斯少将如此描述大火吞噬停放在舰尾的飞机，它们“变成了红褐色，就像热锅上的蟑螂一样一个一个爆裂”。空中巡逻的战斗机飞行员莱昂纳德上尉俯瞰下去，“熊熊火焰、大大小小的爆炸和被炸到舷外的碎片使它犹如浮在水面上的人间地狱”。
19时前后，1架陆军侦察机发来情报说，日登陆船队在遭到莫尔兹比港陆军轰炸机的攻击后北撤，这一消息很快得到了麦克阿瑟的确认。这意味着至少8日当天，莫尔兹比港面临的威胁已经解除。既然日军已经撤退，弗莱彻觉得没必要西行去支援克瑞斯舰队，他现在有一整夜时间来提高“约克城”号的战斗力。
菲茨杰拉德少校在日记中客观地评价了此前的大战：“我们不能指望在和优势敌军交战后还能全身而退。”第十七特混舰队已经完成了阻止日军登陆莫尔兹比港的艰巨任务。无可辩驳的事实是，一旦南海支队登陆成功，他们一定会打垮驻守港口的少量澳大利亚守军。
按照美国战史专家莫里森少将——他战后一如既往地利用所有机会去批评弗莱彻的一切做法——的说法，“珊瑚海海战是日本的战术胜利，却是美国的战略胜利”。莫里森的说法显然不妥，克瑞斯和他的澳大利亚水兵同样功不可没。他们在5月7日成功吸引了敌人的注意力，并分担了日军对主力舰队的攻击。现在美日航母舰队两败俱伤，如果井上不贸然撤退，克瑞斯就会像多尔曼那样捞到在家门口大显身手的机会，那将是一场类似爪哇海战的水面对决。
19时15分，无意再战的弗莱彻下令舰队向南退却，同时下令金凯德派驱逐舰将“列克星敦”号击沉——这可能是他一生中下达的最为痛苦的命令。金凯德将这个倒霉的任务交给了“菲利普斯”号，厄尔利下令对烧成火炬的航母接连发射了5条鱼雷——其中第二条并未炸响。19时52分，这艘被水兵亲昵称作“列克斯夫人”的巨舰向左翻转沉入大海，位置是南纬15度12分、东经155度27分，陪葬的有9架战斗机、13架俯冲轰炸机和12架鱼雷机。一直到2018年3月5日，航母残骸才被美国富翁保罗·艾伦的团队发现。1架完整的“野猫”上，美军机徽和VF2中队徽清晰可辨。
水下接连发生了一系列爆炸，一度使厄尔利认为“菲利普斯”号舰尾也被炸飞了，引发的冲击波传出40公里，美军所有船只都感到了震动。目睹眼前悲壮的一幕，那些体格健壮、皮肤黝黑的水兵“像年轻姑娘一样，或号啕大哭，或默默流泪”。巡洋舰上的一位军官禁不住喃喃自语：“她沉了，但她没有翻！她是昂头没入水中的。亲爱的老‘列克星敦’，一位坚持到底的英难！”韦尔登·汉密尔顿少校即席赋诗一首：
我们看到了她光荣的一生，
使每个目睹她壮烈殉国的人，
在保卫祖国的战斗中，
想起她就浑身力量倍增。
20时27分，弗莱彻下令舰队以20节速度向南航行。9日清晨，“约克城”号放飞了12架“无畏式”，向北搜索可能的追兵。此时利里从墨尔本发来电报，确认日登陆船队正在向北撤退，莫尔兹比港的威胁已暂时解除。综合收到的情报分析，战场附近可能存在日军第三艘航母。美军舰船普遍缺油，挤在护航舰只上的众多幸存者严重影响了机动能力。弗莱彻丝毫没有掉头再战的念头，他需要暂时避敌锋芒，去舔舐伤口。此时哈尔西率领第十六特混舰队已从东北方向接近新赫布里底群岛，但至少还需3天才能驶入珊瑚海。援兵到来之前，“约克城”号欲采取大规模进攻作战显然不太现实。弗莱彻还必须寻机让巡洋舰为油尽灯枯的驱逐舰加油。各驱逐舰舰长被要求每4小时汇报一次燃油情况，而不是通常的一天一次。受缺油影响，舰队最高只能跑出28节航速。2艘驱逐舰因油量过低导致稳定性不足，被迫使用了海水压舱。
9日下午，弗莱彻收到了尼米兹发来的电令：如条件允许，将原第十七特混舰队“约克城”号、“阿斯托利亚”号、“波特兰”号及4艘驱逐舰连同“列克星敦”号一起撤往西海岸，如条件不具备则撤往珍珠港。金凯德率原第十一特混舰队“明尼阿波利斯”号和“新奥尔良”号及2艘驱逐舰留下来加入哈尔西的第十六特混舰队，继续在珊瑚海与日军大打出手。珍珠港显然不知道“列克星敦”号已经战沉。弗莱彻无法及时纠正尼米兹的错误，目前危险尚未解除，他需要保持无线电静默并尽力将舰队安全带出珊瑚海。
15日上午，弗莱彻率舰队绕过新喀里多尼亚顺利抵达汤加塔布。几乎所有舰只都油尽灯枯，“约克城”号是依靠辅助发动机的少许柴油勉强进港的。