Дозаправленные и заново снаряженные смертоносным грузом самолеты американцев бросились мстить. Группа «Йорктауна» состояла из 24 пикирующих бомбардировщиков, 9 торпедоносцев и 6 истребителей; «Саратога» выслал 22 пикирующих бомбардировщика, 12 торпедоносцев и 9 истребителей. Всего в составе двух групп было 82 самолета. Погода стояла чудесная, так что до своей цели американцы, счастливо разминувшиеся с японскими самолетами, двигавшиеся в атаку на оперативное соединение, без труда нашли корабли тюдхё Такаги и навалились со всей яростью. «Зеро», оставленные прикрывать «Секаку» и «Дзуйкаку» атаковали американские бомбардировщики, когда те пикировали на цели, «Вайлдкэты» контратаковали. В небесах началась смертельная свистопляска, японские зенитчики палили во все, что летает, бомбардировщики с ревом входили в пике и, спустившись на высоту 2500 футов бросали бомбы, а торпедоносцы в это время подходили к цели почти над самой водой.
Среди японских кораблей начали вырастать столбы воды, они отчаяно маневрировали, стараясь уйти от атаки, уклонялись от торпед…
В этот день благие ками были не на стороне сынов Ямато - сначала в палубу «Дзуйкаку» попало две тысячафунтовых бомбы, затем тайса Ёкогава Итибей не смог уклониться от торпеды… Когда американцы закончили авиаудар, даже слепому было ясно, что авианосец спасти не удасться. При этом «Секаку» не только не пострадал - он даже всерьез не был атакован. Ни один из кораблей эскорта также не получил серьезных повреждений, кроме эсминца «Оборо», умудрившегося поймать торпеду в левый борт.
Японская палубная авиация также без труда нашла корабли американцев, и тоже уверенно ринулась в атаку. Тактика борьбы между авианосцами еще не была отработана ни одной из сторон, и истребители прикрытия кружились близ своих кораблей-носителей, а вот «Невада» оказался совершенно не прикрыт с воздуха. Не воспользоваться ситуацией японцам показалось просто грешно (немало пилотов и вовсе приняли его за авианосец - тоже здоровущий корабль ведь) и основная тяжесть удара подданых тэно Хирохито обрушилась именно на линкор. Получив ровно в полтора раза больше попаданий чем «Сехо», линкор, почти без повреждений переживший сентябрьский удар по Перл-Харбор, перевернулся и ушел на дно вместе со всем экипажем. С корабля не спасся ни один человек.
Однако гибель линкора, как это ни удивительно, оказалась благом для оперативного соединения. Те бомбардировщики и торпедоносцы, что не израсходовали свой боезапас на атаку «Невады», к «Йорктауну» и «Саратоге» прорваться не сумели.
Потери в авиагруппах как у японцев, так и у американцев, составили около трети от личного состава. В наступившей темноте, не рискуя испытывать удачу далее, адмирал Браун, принявший командование после гибели Флетчера, развернул свои силы в сторону Мидуэя и поспешил ретироваться. Соединение адмирала Грейса, весь день подвергавшееся упорным, хоть и бесплодным атакам береговой авиации и, - исключительно в порядке самообороны, - лишившее Японию дюжины бомбардировщиков, развернулось к Австралии еще ранее, в самый разгар боя.
Бой в Коралловом море, несмотря на потерю «Невады» вместе с командиром соединения, был тактической и стратегической победой США. Это был первый в истории решающий морской бой, в котором надводные корабли не обменялись ни единым выстрелом, а проведенный исключительно силами авиации (налет на Перл-Харбор не в счет - там был не бой, а избиение). В результате этого боя японцы не просто потеряли свой самый новый из больших авианосцев - они надолго отказались от попытки расширить свои южные завоевания путем амфибийных атак с моря и отступили в очень растрепанных чувствах. До этого сражения современный японский военно-морской флот никогда и ни от кого не терпел поражений.
Бой в Коралловом море был исторической вехой, поворотным пунктом в теории ВМС, доказавший значение авианосца. Этот бой, имевший такое же значение, как бой между «Монитором» и «Мерримаком» в 1862 году, положил начало новой эре в войне на море.