После того как «Сёкаку» и «Дзуйкаку» приняли самолеты, потопившие «Неошо» и «Симс», адмирал Такаги решил выслать вечернюю разведку на поиски американских авианосцев. В 16.30 с двух японских авианосцев взлетели 12 пикировщиков и 15 торпедоносцев. Плохая погода помешала японским пилотам обнаружить корабли союзников. Когда топливо начало подходить к концу, они сбросили свои бомбы и торпеды и повернули назад свои на авианосцы. На обратном пути японцы были перехвачены «Уайлдкэтами» «Лексингтона» и «Йорктауна». В последовавшем воздушном бою были сбиты 8 торпедоносцев «Кейт», 1 пикировщик «Вэл» и 2 американских истребителя. Схватка закончилась в 19.00, уже после захода солнца. Часть японских самолетов, пролетая в темноте над «Йорктауном», приняла по ошибке его за собственный авианосец. Просигналив бортовыми огнями и получив «ответ» с авианосца, они выпустили шасси и тормозные крюки и приготовились к посадке. Уже зашедший на посадку пилот головного самолета в самый последний момент обнаружил свою ошибку, дал полный газ и взмыл вверх, прорвавшись сквозь стену заградительного огня. Едва не совершив фантастическую посадку на вражеский авианосец, потрясенные японские пилоты полетели дальше. Контр-адмирал Тюити Хара приказал своим кораблям включить все огни, чтобы помочь самолетам сесть, однако еще 11 машин упали в море. Вечерний вылет обошелся японцам в 20 самолетов. Приняв 7 уцелевших самолетов, японские авианосцы повернули на север, чтобы удержать расстояние 40 – 60 миль до противника. Но в это же время адмирал Флетчер повернул на юг.
Утром 8 мая американское и японское авианосные соединения находились в Коралловом море, полностью готовые к бою. Американцы имели больше самолетов. Оба адмирала бросили в схватку лучшие самолеты и лучших пилотов. На японских авианосцах не было радара, который имели «Лексингтон» и «Йорктаун», однако «Сёкаку» и «Дзуйкаку» постоянно действовали вместе с конца 1941 года, тогда как американские авианосцы провели только одну совместную операцию – короткий рейд против Лаэ и Саламауа. Адмирал Флетчер впервые в жизни командовал соединением из 2 авианосцев.
8 мая адмирал Такаги поднял разведывательные самолеты еще до рассвета. Через час, примерно в 7.00, он начал поднимать ударную группу из 18 истребителей, 33 пикировщиков и 18 торпедоносцев. Через несколько минут после того, как эти самолеты завершили взлет, один из разведчиков сообщил, что видит американские авианосцы в 200 милях к югу от японского соединения. В сообщении говорилось, что противник имеет 2 авианосца и 10 других кораблей. Это донесение было передано ударной группе.
Обнаружив американские корабли, «Кейт» продолжал поддерживать контакт с ними и навел на них ударную группу. Но, сделав это, пилот торпедоносца израсходовал топливо, которое было ему нужно, чтобы вернуться на авианосец.
Гибель «Лексингтона»
Радар «Лексингтона» обнаружил японские самолеты в 10.55, когда они находились в 70 милях от авианосца. Его собственные самолеты и самолеты «Йорктауна» улетели, чтобы атаковать японские авианосцы, еще раньше, до того как были замечены вражеские самолеты.
Воздушный патруль из 8 «Уайлдкэтов» собирался садиться на авианосцы, так как у него кончалось топливо. Ему на смену взлетели еще 9 «Уайлдкэтов». Находившимся в воздухе 8 истребителям было приказано держаться как можно ближе к авианосцам из-за нехватки топлива. Оставшиеся 9 истребителей не смогли удержать атакующих. В воздухе также находились 23 «Доунтлесса». Они попытались остановить относительно тихоходные японские торпедоносцы. Однако сами SBD были слишком тихоходны и слабо вооружены, чтобы играть роль перехватчиков. 4 американских пикирующих бомбардировщика были сбиты, хотя они сумели уничтожить такое же число «Кейтов».
69 японских самолетов атаковали оба авианосца в условиях отличной видимости. Маневрируя на большой скорости, авианосцы разделились. На 2 отдельные группы разделились и корабли сопровождения. Это не было предусмотрено никаким планом и привело к роковым последствиям.
Торпедоносцы атаковали огромный «Лексингтон» с обоих бортов. Один самолет разлетелся на куски, получив прямое попадание зенитного снаряда, но остальные сбросили торпеды. Практически одновременно на корабль устремились 11 торпед. Несмотря на искусный маневр уклонения, предпринятый капитаном 1 ранга Фредериком Шерманом, авианосец (длина 888 футов) был слишком велик, чтобы увернуться от всех торпед. В 11.20 первая торпеда попала в носовую часть левого борта, а через минуту еще одна торпеда попала в этот же борт напротив мостика. В корабль также попали 5 бомб, однако они нанесли относительно небольшие повреждения. Одна мелкая бомба взорвалась в небольшом складе боеприпасов на главной палубе, другая попала в огромную трубу авианосца. Близкими разрывами была повреждена подводная часть корпуса. В самый разгар боя неожиданно взревела корабельная сирена, поврежденная осколком, но вскоре кто-то перекрыл ей пар. Через 9 минут атака на «Лексингтон» закончилась.