由於早就預料到還會遭到第四波日軍艦載機的攻擊，米切爾中將提前做好了應戰準備，所以一切進行得有條不紊。這一波日軍派出的82架攻擊機中只有20多架是烈風式戰鬥機，數量少於美軍的殲五熊貓式戰鬥機，看見第一道防線就攔下了數量可觀的日軍飛機，而後面還有一些f6f戰鬥機正在加速上升，米切爾放下望遠鏡，焦慮的心情有所緩解。
但就在這個時候，空勤指揮室傳來了一個不妙的消息，從關島方向飛來了大量的敵機，數量可能超過200架。米切爾中將的汗一下子就下來了，他終於明白自己漏算了關島上的日軍陸基飛機。
由於剛剛艦隊一直處於混亂之中，米切爾中將一直未曾獲得對關島轟炸的情況，他先入爲主地認爲派出了近兩百多架作戰飛機足以將最多有100架日軍飛機的關島給壓制住，那知道日軍使用了比美軍還好的近炸引信，導致了轟炸根本沒有發揮出預定的威力，而且關島上的日軍飛機比預料之中的還要多，現在日軍陸基飛機的反擊來了。
一部分還在爬升美軍f6f戰鬥機接受到最新的命令，轉向關島方向，從海天交接之處，一大羣日軍飛機已經可以被肉眼看見，數量多得讓人發麻。而美軍航母上還在起飛儘量將所有的戰鬥機都放飛出去，甚至連俯衝轟炸機都起飛了，力圖使用其尾部機槍對來襲的日軍攻擊機發起攻擊。
現在美軍艦隊的陣型是標準的防空陣型。外圍是驅逐艦、巡洋艦，然後是渾身都是火炮的戰列艦，核心的地方纔是航空母艦。飛過這些軍艦上空的時候，軍艦上的高射炮瘋狂地對空開火，雖然傳統的定高引信相比美軍已經大規模使用的近炸引信來說效率低上了許多，但是炮兵們還是拼命地將手中的彈藥傾瀉到天空之中。那些手握兩聯裝或者三聯裝20毫米高射機關炮的美軍士兵更是拼命地壓住開火按鈕，並奮力將炮口對準從艦艇上空一掠而過的敵機，哪怕飛濺的彈殼將他們燙傷也毫不在意。
日軍的陸基雷電式戰鬥機是一種利用陸地跑道起飛的優秀戰鬥機，性能比艦載機烈風式還好好上一些。在對付沒有高度和速度優勢的f6f方面，這些雷電式戰鬥機發揮了其最大的威力。驚慌失措的美軍飛行員由於失去雙機編隊的良好隊形，紛紛被這些戰鬥機給擊中，美軍的防線出現了漏洞，剩下的攜帶了重磅炸彈或魚雷的日軍流星式攻擊機紛紛趁機突破了防線。
這一次日軍的主要攻擊目標還是中間正在海面上機動躲避的航空母艦。在蔚藍的大海上，這些艦艇的行駛軌跡劃成了圈，非常地好看。艦艇上的防空火力全開，到處都可以看到高射機關炮噴出的火光，高射炮則向中高空噴出一朵朵彈幕，給日軍的俯衝轟炸帶來難題。
幾分鐘後，從東面和西面而來的日軍攻擊機幾乎同時到達中央的航母艦隊上空，不同的是，從日軍航母上起飛的那82架攻擊機僅剩下了30多架，而從陸地飛來的攻擊機還有100多架。看見天上密密麻麻幾乎同時進入俯衝的日軍轟炸機，米切爾中將不停地畫着十字，現在只有看運氣了。
刺耳的氣流聲響起，龐大的日軍攻擊機羣一起俯衝的氣勢非常驚人，有的時候就靠這種氣勢就能使得軍艦上的士兵心驚膽顫，無法發揮出平常訓練時的水平。按照操典，在日軍飛機處於這個階段的時候，美軍戰鬥機是不應進行追擊的，因爲擔心軍艦的防空炮火敵我不分，或者心存猶豫影響開火。但是在這第58特遣艦隊前所未有的巨大威脅下面，美軍飛行員也顧不得這些了，幾乎每個進入俯衝的日軍飛機後面都跟得有美軍的戰鬥機在追擊和掃射。
空中的交戰很激烈，子彈的痕跡不停地劃破天際，爆炸的飛機，殘餘的碎片到處飛濺。戰鬥到了生死關頭，雙方戰鬥機飛行員不約而同的採取了撞擊的戰術，美軍戰鬥機選擇了撞擊日軍攻擊機，而日軍戰鬥機則竭力掩護自己的攻擊機。
從中空到底空，這種交戰一直在繼續。不一會，很多流星式攻擊機就俯衝到了洋麪之上，這裡的高射炮火力更加密集，在日軍飛行員眼中，那些航空母艦簡直成爲了火力刺蝟，恐怕今天美軍消耗的彈藥需要以數百噸、數千噸計吧。
“轟”地一聲巨響，米切爾中將所在的列剋星敦號航空母艦升降機附近被一枚日軍250公斤重航空炸彈所命中，肇事的飛機丟下了四顆這樣的炸彈，技術高超的操舵手避開了其中的三枚，但是仍然被命中了一枚。那個時候升降機正在將一架戰鬥機從機庫中提到甲板上來，劇烈的爆炸將這架f6f戰鬥機像玩具一般拋到空中，然後再重重地砸到飛行甲板上，就在米切爾所在的艦橋不遠處。當然那幾個地勤人員是凶多吉少了，連升降機都被炸壞，短期內無法使用了。
這只是美軍軍艦所處狀況的一個縮影，這一次日軍派來了近300架飛機，其中有200架是攜帶魚雷和炸彈的攻擊機。這些攻擊機分別從高空和低空對美軍發起了襲擊。航空母艦上的爆炸聲不停地響起。相比戰列艦這種擁有全尺寸裝甲和完整的水密艙的戰鬥艦來說，航空母艦的被動防護就顯得有一些薄弱。由於艦身中需要留下大量的空間來容納作戰飛機、油料和武器，所以它的水密艙設計也變得非常困難。而航空母艦那寬闊的甲板由於尺寸太大，不可能附加上太厚的裝甲，但是飛行甲板卻恰恰是俯衝轟炸機最容易命中的位置。只要有炸彈穿過飛行甲板，總能給航空母艦脆弱的內部設施帶來毀滅性的打擊。現在在第58特遣艦隊的航母編隊中，這種情況正在發生。
一架架日軍流星式攻擊機就像發現魚羣的海鷹一般以致命的角度俯衝下去，然後直到達到最低點才釋放出機腹彈艙中攜帶的炸彈，緊接着拉起脫離。而那些攜帶魚雷的攻擊機則在美軍驅逐艦構築的火力防線中靈活地轉向，在最近的地方將攜帶在機腹之下的魚雷丟入水中。來自天上和海面的襲擊讓美軍應接不暇，在外圍的戰列艦和巡洋艦開始向中間靠攏，來提供更多的火力支援。
半個小時後，海面上仍然是一片混亂。濃煙瀰漫了半邊天空，使得無論攻擊方還是被攻擊方的視線都受到了阻礙。海面上美軍軍艦還在進行機動，而那些被重傷失去了航行能力的艦隻只有在水面上等待救援。日軍攻擊機基本上投彈完畢，一些油料富裕的戰鬥機還在跟美軍的戰鬥機纏鬥以掩護那些流星式攻擊機的撤離。投完彈的流星式攻擊機速度可以達到600多公里/小時，但是如果沒有拉開足夠的距離的話，美軍戰鬥機還是可以追上他們的。
下午2點，歷史上最大的一波日軍攻擊機羣離開了，留下了滿目蒼痍給美國人。在這一波攻擊中，巡洋艦、戰列艦和驅逐艦幾乎完好無損，但是大型航空母艦兩艘沉沒，兩艘重傷，護航航母一艘被擊沉。這樣一來美軍第58特遣艦隊總共損失了五艘大型航母和三艘護航航母。現在唯有列剋星敦號、胡蜂號和約克城號航母以及數艘護航航母還可以正常工作。
等到所有航母收回飛機後已經是下午3點。偵察機終於給米切爾中將帶來了一個好消息，日軍艦隊的位置已經被發現，就在艦隊東北約200海里之處，日軍艦隊分成了三個編隊。偵察機在返回的路途之上甚至還碰上了日軍返航的艦載機，雙方油料都不富裕，遠遠地對望了一眼之後分別飛離。而半個小時後，奉命趕往這個海域的美軍潛艇大青花魚號發現了其中的一個日軍艦隊編隊。米切爾中將的口中充滿了苦澀，從早上到現在，美軍已經遭受了四波攻擊才發現日軍艦隊的位置，這除了運氣的原因，日軍艦隊指揮官採用了最恰當的戰術也是其中的原因之一。米切爾不由得再次對那個看不見的對手敬佩起來。
敬佩是一方面，來而不往非禮也，既然知道了日軍艦隊的位置和規模，美軍當然要應戰上去。在之前的空襲之中美軍的7艘戰列艦、18艘巡洋艦和66艘驅逐艦幾乎完好無損，航空母艦也仍然有3艘大型航母和4艘護航航母可以動用，在兵力上仍然比偵查到的日軍艦隊爲多。米切爾中將命令留下四艘巡洋艦和一半的驅逐艦來打撈落水人員，救助受傷船隻，其他軍艦以第七支隊的七艘戰列艦打頭向日軍艦隊方向航行而去，大青花魚號潛艇每隔半個小時就會發來日軍艦隊的位置所在。
日軍艦隊正在收回作戰飛機，所以並沒有進行高速機動。預計最快兩隻艦隊相遇的時間要到18日夜間了，剩下的幾個小時，足夠經過了激烈戰鬥的美軍士兵休息，並讓一干高級軍官總結今天被襲擊的經驗了。