Все подробности японских приготовлений были прекрасно известны в американском лагере. Когда началась война, американцы разгадали японский военно-морской шифр (дипломатический шифр, названный «Магией», был разгадан еще до войны). Уже в середине апреля военно-морская разведка сообщила адмиралу Нимицу, что в первых числах мая японцы появятся в Коралловом море. Нимиц правильно решил, что их целью будет Порт-Морсби, имеющий важнейшее значения для обороны Австралии. Встретить японскую угрозу могли лишь авианосцы «Лексингтон» и «Йорктаун». Оба авианосца бездействовали после мартовских атак Лаэ и Саламауа. «Лексингтон» 3 недели простоял в доке в Пирл-Харборе на ремонте ( с него сняли башни с 203-мм орудиями), а «Йорктаун» отдыхал на островах Тонга. Адмирал Нимиц мог послать вместе с авианосцами несколько крейсеров и эсминцев, но не мог найти третий авианосец. «Саратога» все еще ремонтировалась на Западном Побережье, а соединение Хэлси – «Энтерпрайз» и «Хорнет» – еще не прибыло в Пирл-Харбор после рейда на Токио. Было крайне сомнительно, что эти корабли успеют прибыть в Коралловое море, удаленное от Пирл-Харбора на 3500 миль, к началу мая. Линкоры Тихоокеанского флота с их парадным ходом 21 узел все еще торчали в Сан-Франциско. Они, вероятно, могли прибыть в Коралловое море вовремя, однако Нимиц не имел танкеров, с которых можно было заправлять эти линкоры в пути. Вдобавок, они были слишком тихоходны, чтобы действовать вместе с авианосцами.
1 мая в 6.15 оперативное соединение «Лексингтона» встретилось с группой «Йорктауна» в западной части Кораллового моря. Общее командование принял на себя контр-адмирал Фрэнк Джек Флетчер, державший флаг на «Йорктауне». Всего в состав Оперативного Соединения 17 вошли 2 эскадренных авианосца, 6 тяжелых крейсеров, 12 эсминцев и 2 танкера. Австралийские тяжелый и легкий крейсера и американский эсминец присоединились к нему 4 мая. Контр-адмирал Обри У. Фитч, один из самых опытных авиаторов американского флота, находился на «Лексингтоне». Он был назначен командующим воздушными силами соединения. Всего на палубах американских авианосцев стояли 143 самолета, противник имел примерно столько же – 147 машин.
После встречи соединений контр-адмирал Флетчер приказал своим кораблям принять топливо с танкеров. Это была долгая процедура. Лишь 2 мая в 18.00 «Йорктаун» и его эскорт завершили заправку. Адмирал Флетчер повел их на запад, чтобы осмотреть Коралловое море. Он приказал адмиралу Фитчу заправить свои корабли и соединиться с ним 4 мая.
Рано утром 3 мая японцы высадились в Тулаги. Маленький австралийский гарнизон этого острова был эвакуирован два дня назад. Чтобы поддержать эту высадку, Группа прикрытия адмирала Гото пошла на юг от Нью Джорджии, тогда как 2 авианосца вице-адмирала Такаги держались к северу от Соломоновых островов, за пределами досягаемости самолетов союзников. Флетчер узнал о захвате Тулаги вечером 3 мая от австралийского патрульного самолета. Полагая, что корабли адмирала Фитча все еще принимают топливо, Флетчер повел свое соединение со скоростью 27 узлов на север, чтобы атаковать Тулаги. В действительности «Лексингтон» закончил заправку на сутки раньше намеченного срока, но соблюдал радиомолчание.
Незадолго до рассвета 4 мая в 6.30 «Йорктаун» поднял ударную группу из 28 пикирующих бомбардировщиков «Доунтлесс» и 12 торпедоносцев «Дивастейтор». 18 исправных истребителей были разделены на 3 группы и патрулировали в воздухе над соединением. В 8.15 первые бомбы упали на японские корабли, стоящие в гавани Тулаги. Но там находились только 1 транспорт, несколько катеров-тральщиков и корабли сопровождения. Один из эсминцев получил попадание и позднее затонул, были потоплены 3 тральщика, а несколько кораблей получили повреждения. Как только самолеты вернулись на «Йорктаун», они были заправлены и перевооружены для повторной атаки. 27 SBD и 11 TBD взлетели во второй раз. Авиагруппа потеряла 1 торпедоносец, но сумела лишь повредить патрульный катер и уничтожить 2 гидросамолета. Тем временем «Йорктаун» поднял 4 «Уайлдкэта», так как пришло сообщение, что вблизи появились 3 японских гидросамолета. Возвращаясь на авианосец, истребители заметили японский эсминец. Они обстреляли его из пулеметов, но большого вреда причинить не смогли, так как не имели бомб. В результате этой стычки были потеряны 2 «Уалдкэта», которые разбились при аварийной посадке на Гуадалканале. Оба пилота этой же ночью были спасены американским эсминцем.
В 14.00 адмирал Флетчер отправил 21 пикировщик в третью и последнюю атаку. Они потопили 4 десантные баржи. Всего самолеты «Йорктауна» совершили 103 вылета, израсходовали 76 бомб весом 1000 фунтов, 22 торпеды и несколько тысяч пулеметных патронов, однако нанесли противнику совсем небольшой урон. Это был крайне неудачный бой, хотя в то время летчики «Йорктауна» верили, что потопили 2 эсминца, 4 канонерки, транспорт и повредили остальные корабли.