至此，交战双方的指挥官都已知道了对方的大概位置，并曾谨慎地考虑过以水面舰艇实施夜间攻击，但双方都没有付诸实施，因为交战就在咫尺，双方都怕削弱自己的警戒兵力。这样，珊瑚海海战的主要战斗就延到了第二天进行。这将是一场势均力敌、旗鼓相当的战斗。双方各有两艘大型快速航空母舰，美方有122架飞机，日方有121架飞机。"列克星顿"号和"约克城"号在轰炸机方面较强，"瑞鹤"号和"翔鹤"号在战斗机和鱼雷机方面占优势。护航舰也各有优势，日方有4艘重型巡洋舰和6艘驱逐舰，美方有5艘重型巡洋舰和7艘驱逐舰。美方军舰装有雷达，但这一有利条件被具有丰富战斗经验的日本飞行员和在当时远比美方格鲁曼战斗机优越的日本零式战斗机的长处抵销了。美方所处的海域能见度良好，军舰行驶时留下醒目的航迹；而日本军舰将在浓云密布和不时有滂沦暴雨的海域进行机动，气象条件对日本人很有利。虽然目前还不清楚谁能在实战中克敌制胜，但对双方的指挥官来说，有一点却十分清楚，那就是胜负将取决于8日晨能否先于敌人查明对方的位置。
5月8日拂晓，日本和美国航空母舰都争先派出侦察机，对周围海域仔细搜索，寻找对方。
8点22分，美国"列克星顿"号的史密斯海军少尉驾驶的侦察轰炸机，向东北方向飞完225海里的规定航程，又飞行一段90度直角航线，在返航航线上首先发现了高木舰队。他激动地用无线电报告说："2艘敌航空母舰，4艘巡洋舰。敌航向120度，航速20节。位置在东北175海里。"正在附近执行侦察巡逻任务的狄克逊海军少校闻讯驾机穿过低云和雨幕赶来，从一片晴空中也发现了日本舰队，补充报告说："敌舰队距离200海里。"
恰好这封电报被原少将所截听，他在心翼暗暗叫道："糟了！"昨天是我方先发现美舰，而对方没能发现我方，是因为受到不利的天气和时间的影响以及搜索方面的错误，从而延误了战机。今天轮到对方抢了先机。在航空母舰的决战中，谁能先捕捉对方，谁就掌握了战机。就在原少将为失去先机而感到焦虑的时候，10分钟后日军的侦察机也发来了报告："发现敌航空母舰2，方位205度，距日舰235海里。"
要快！要赶上落后的10分钟，现在还来得及。
"第四战速！"原少将大声发出命令。
第四战速对"翔鹤"及"瑞鹤"来说，是时速3O海里的最高速度。虽然耗油量大，但只要能赶回宝贵的IO分钟时间，是值得的。
"攻击队出发！"
18架零式战斗机、33架轰炸机、18架攻击机、共69架飞机起飞。想起昨夜毫无意义地损失了20位熟练飞行员和攻击机，原少将心里痛悔不已。所有飞机起飞完毕是在上午9时15分，这和"约克城"号上39架飞机升空的时间完全一致。而"列克星顿"号的37架飞机稍后才起飞。IO分钟的时间日军已经赶上。
10时32分，飞在前面的从"约克城"起飞的美机群首先发现了日本航空母舰编队。这时，"翔鹤"号和"瑞鹤"号为躲避攻击已疏散开来，相距8-10海里，各有重巡洋舰2艘及驱逐舰3艘护卫。当日舰发现了美机时，狡猾的"瑞鹤"抽身向有雷雨的海域躲避，利用暴雨的遮掩躲开了美机的攻击。而"翔鹤"号则转向东方，逆风航行，企图让自己的护航机起飞迎战，不料却成了美机集中攻击的对象。
10时57分，第5鱼雷攻击队领队泰勒少校指挥的鱼雷机和轰炸机，在"野猫"式战斗机掩护下向"翔鹤"号猛扑过去。由于日舰上的高射炮火忙于对付美国鱼雷机，4架俯冲轰炸机在攻击中没受到高射火力的干扰，一弹正中"翔鹤"号舰首右方，引起汽油燃烧，大火立即蔓延至飞行甲板。另一弹则击中舰尾部。2分钟后，美鱼雷攻击机冒着炽烈的日舰防空炮火，在1400米处纷纷发射鱼雷，但美鱼雷速度慢得出奇，且有不发火的毛病，竟然无一鱼雷命中目标。
由于气候恶劣，加之在接近日舰队海域时遭到警戒的日零式战斗机的拦截，从"列克星顿"号上起飞的俯冲轰炸机、鱼雷机和战斗机在飞向目标时相互失散了。22架俯冲轰炸机未能发现目标，只有11架鱼雷机和4架侦察轰炸机发现了正冒烟的"翔鹤"号航空母舰和两艘巡洋舰。4架美俯冲轰炸机直冲而下，至760米高度时迅速投弹，一枚炸弹准确地命中了目标。尔后，11架鱼雷机从800米高度盘旋而下，于11时42分从"翔鹤"号正前方进行鱼雷攻击。"翔鹤"号见状不妙，立即向右转，美机紧追不舍，9架鱼雷机瞄准"翔鹤"号右舷，其余2架鱼雷机绕到左舷，实施了雷击。据美方人员现场观测，有5条鱼雷命中目标。而实际上竟无一鱼雷命中"翔鹤"号。
"翔鹤"号连遭两次攻击，共中炸弹3枚，伤势很重，舰上有108人死亡，40人受伤。火势虽被压制，但飞行甲板受损，已无法收容飞机，不得已奉命撤退，由"瑞鹤"号收回了它的飞机。
就在美机攻击日本航空母舰的同时，从"翔鹤"和"瑞鹤"起飞的飞机也攻击了"列克星顿"号和"约克城"号。
"列克星顿"号航空母舰于1920年动工兴建，1925年下水，1928年服役。标准排水量3.3万吨，满载排水量4万吨，舰长264米，宽33.9米，吃水8.8米。此时舰长谢尔曼海军上校正提心吊胆地在舰桥上徘徊。他很清楚，双方的攻击部队都已升空，正在飞向目标。眼下的形势如同拳击场上的两名对手同时挥拳向对方打去，每一方都有可能被对方击中。他十分担心自己这艘庞大笨重、行动不便的座舰的命运。
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