Между тем, 20 февраля с островов Трук вышли японские ударные силы, в состав которых входили большие авианосцы «Секаку» и «Дзуйкаку», 5-я дивизия крейсеров (тяжелые крейсера «Хагуро», «Миоки» и «Нати») при шести эсминцах, и силы поддержки, включавшие в себя легкий авианосец «Сехо», 6-ю дивизию тяжелых крейсеров («Аоба», «Кунигаса», «Како» и «Фурутака»), 18-ю дивизию легких крейсеров («Тенрю», «Тацута») и 6-ю эскадру эсминцев (легкий крейсер «Юбари», эскадренные миноносцы «Асанаги», «Хаятэ», «Оитэ», «Юнаги», «Кисараги», «Мотицуки», «Муцуки» и «Яёй»). В их задачу входило прикрытие захвата и оккупации острова Тулаги, лежащего напротив островов Гуадалканала в группе Соломоновых островов, и Порт-Морсби в юго-восточной части Новой Гвинеи. О находящемся поблизости авианосном соединении США, командующему японскими силами, тюдзё Такаги Такео было известно, но точные его местонахождение и численность оставались для него тайной.
Силы вторжения же японцев (девять войсковых транспоров) вышли из Рабаула. После оккупации Тулаги 23 февраля они направились к Порт-Морсби. Транспорты с силами вторжения, предназначенными для Порт-Морсби, должны были войти в Коралловое море через проход Жомар, между Луизиадами и Новой Гвинеей. Ударные силы, оставались в восточной части Кораллового моря, защищая транспорты с техникой и солдатами от возможной атаки американских авианосцев.
Едва стало известно о падении Тулаги, Флетчер, оставив «Саратогу» принимать топливо, выдвинулся на «Йорктауне» для атаки вражеских судов прямо в гавани острова. 24 февраля, в 07:00, находясь в 100 милях к юго-западу от Гуадалканала, «Йорктаун» выслал для атаки 12 торпедоносцев, 13 разведывательных самолетов и 15 пикирующих бомбардировщиков. Все его 18 истребителей были оставлены для охранения корабля.
Первыми пришли к Тулаги и расположенной рядом гавани Гавуту бомбардировщики-разведчики. Они обнаружили там два больших транспорта, два эскадренных миноносца, легкий крейсер, большую плавучую базу гидросамолетов и много малых судов. Встреченные мощным зенитным огнем, они, пикируя, добились четырех попаданий. Часть подошедших несколько позднее торпедоносцев избрала своей целью два эскадренных миноносца и легкий крейсер, но их результаты были еще скромнее - всего три попадания. Другие торпедоносцы целились в транспорт, но промахнулись. Третья группа самолетов, состоявшая из бомбардировщиков, через десять минут после торпедоносцев атаковала различные объекты, но сообщила только об одном попадании в плавучую базу гидросамолетов.
В районе полудня эскадрильи «Йорктауна» произвели новые атаки. Они делали заходы без всяких попыток координировать свои действия, без прикрытия истребителей и без обстрела на бреющем полете зенитных батарей. При второй атаке японские гидросамолеты оказали сопротивление, и четыре истребителя были высланы с заданием уничтожить их. Истребители быстро сбили три гидросамолета и довольно продуктивно обстреляли на бреющем полете эскадренный миноносец - он был поврежден, а его командир и несколько человек экипажа погибли. После этого истребители вернулись на авианосец, а за эскадренным миноносцем появился след нефти. Вторая и третья атаки американских торпедоносцев и бомбардировщиков дали не лучшие результаты, чем первая - японцы потеряли только один старый эскадренный миноносец и четыре десантные баржи. Некоторые повреждения получила плавбаза гидросамолетов. Зенитным огнем были сбиты два истребителя и один торпедоносец, но всех летчиков американцам удалось спасти.
Поняв, что большего он уже не добьется, а вот авагруппу может и угробить, Флетчер развернул оперативное соединение авианосца «Йорктаун» и 25 февраля вернулся к месту приемки топлива где и соединился с группой «Саратоги», образовав наконец единое 17-е оперативное соединение. Туда же прибыли и два австралийских крейсера - «Австралия» и «Хобарт».
Неудачная атака не привела американцев к унынию - наоборот, они еще сильнее начали жаждать реванша за Перл-Харбор. Объединенное оперативное соединение (линкор «Невада», крейсера «Минеаполис», «Новый Орлеан», «Астория», «Честер», «Портленд», «Австралия», «Чикаго» и «Хобарт», эсминцы «Филпс», «Дивей», «Фаррэгут», «Айлвин», «Монэген», «Перкинс», «Уэйк», «Моррис», «Андерсон», «Харнманн» и «Рассел», аваносцы «Йорктаун» и «Саратога») 25 и 26 февраля приняло топливо от танкера «Ниошо», после чего танкер и эскортирующий его эскадренный миноносец «Симс» были отправлены крейсировать в трехста милях к юго-востоку. Оперативное соединение взяло курс на запад, в Коралловое море.