美軍在天黑之前最後一次空襲，把日軍的“扶桑”號和“山城”號這兩艘戰列艦，還有兩艘護航航空母艦、兩艘重巡洋艦和一艘輕巡洋艦送到海底。這兩艘戰列艦上，一共有三千多日本海軍官兵，跟隨着戰列艦一起沉入海底。
日軍的“誘餌”艦隊和增援艦隊都已經被殲滅，但日本人還有由“大鳳”號、“翔鶴”號和“瑞鶴”號三艘大型航空母艦，“大和”號、“武藏”號和“長門”號三艘戰列艦，“金剛”號和“榛名”號兩艘戰列巡洋艦組成主力艦隊尚未被消滅。這時候天色已經黑了下來，日軍以三艘戰列艦和兩艘戰列巡洋艦爲主力，連夜向美軍艦隊推進，試圖在夜間趁着美軍飛機難以作戰的機會，以戰列艦的巨炮來擊沉美軍航空母艦，並以戰列艦的巨炮轟擊威海軍港，把軍港和機場用艦炮摧毀。
小澤治三郎對連續損失兩支艦隊痛心疾首，但他卻太過於樂觀的認爲，自己的誘餌艦隊和增援艦隊雖然被吃掉了，但是保存了主力艦隊。
“我們有我們的四十六釐巨炮，只要我們的艦隊能夠靠近，就能用巨炮把美國人的艦隊和中國人的要塞全部轟成碎片！”小澤治三郎下了命令。
美軍戰列艦的巨炮，是406毫米，而日軍是460毫米；同時，小澤治三郎還認爲，日本海軍具備有很強的夜戰經驗，在夜間作戰，美國人的戰列艦再多，也不是他們對手。但是小澤治三郎忽略了很關鍵的一點，美國人有炮瞄雷達！
這時候，哈爾西還無法判斷日軍的襲擊方向，因爲日軍可能會襲擊威海，也有可能襲擊青島。自己若是分兵，是極不明智的選擇，只能是被日軍各個擊破。如果集中兵力，若是不知道日軍的攻擊方向，就失去一次殲滅日軍的機會。
“有誰能知道，日本人到底是要向我們的艦隊挑戰，還是準備襲擊威海？如果我們判斷錯誤，將會給我們失去殲滅日軍艦隊的機會。有誰能判斷出？”哈爾西問道。
托馬斯·金凱德判斷說：“我覺得，日本人多半是要主動尋找我們決戰！儘管我們不知道他們的具體方位，不過我敢肯定，他們肯定是向青島方向來的！雖然他們是黑夜來偷襲，但我們的分散的潛艇部隊，還是有機會找到他們。”
就在美軍艦隊高級軍官進行商討的時候，美軍的“海鯽”號潛艇，發現了日軍艦隊。
美軍潛艇先是升起漂浮天線，向己方艦隊彙報了日軍艦隊位置。隨後“海鯽”號潛艇又收起天線和潛望鏡，憑藉聲納緩緩行駛，尋找最佳攻擊位置。大約兩個小時後，“海鯽”號潛艇找到最佳攻擊位置，靜靜的潛伏下來。當日軍的“瑞鶴”號航空母艦剛巧從美軍潛艇跟前通過時，美軍潛艇一口氣向日軍航空母艦發射了四枚魚雷。
“瑞鶴”號航空母艦連續中了四枚魚雷，其中一枚魚雷鑽入動力艙內爆炸，引發了燃油艙的重油劇烈爆炸。被汽化的燃油，在艦內到處騰起大火。十多分鐘後，大火蔓延到了彈藥庫，引發了更加劇烈的爆炸。
經過兩個小時的苦苦掙扎，這艘航空母艦終於沉入海底。跟隨着航空母艦一起下沉的，還有艦上的72架艦載機和867名艦員。
日本人出師不利，他們的主力艦隊還沒有艦隊美國人，就被擊沉一艘航空母艦。
“衣阿華”號戰列艦上，一名美軍通訊軍官站起來，轉身向哈爾西敬禮，彙報說：“報告司令，我們的潛艇在大黑山羣島一帶發現了日本人的艦隊，經過確定，是日軍主力艦隊。敵艦隊正在向青島方向航行！”
哈爾西站起來，走到地圖跟前。他拿起紅藍鉛筆比劃了幾下，隨後對繪圖室的官兵下令道：“立即畫出日本人的航線線路圖，我必須讓艦隊去攻擊他們！”
“是！”繪圖室的官兵們緊張的工作起來。
隨後，哈爾西又向魚雷艇編隊指揮官下令：“讓魚雷快艇出擊，根據日軍艦隊可能航行的方向，去找一找他們！”
“是！”魚雷艇編隊指揮官退下。
美軍出動大批裝備有雷達的魚雷艇，去尋找來襲的日軍艦隊。
凌晨2時23分，美軍十二支魚雷艇編隊中的其中一支，找到了正在夜航中的日軍艦隊。
隨後，六艘魚雷艇勇敢的迎着總噸位比他們大了幾千倍的日軍艦隊猛撲過去。趁着夜幕的掩護，魚雷艇居然衝入到日軍艦隊中，日本人還沒有發現來襲的魚雷艇。
六艘魚雷艇在距離日軍軍艦大約五千米的距離上發起攻擊，一口氣射出了十二條魚雷。但因爲距離過遠，十二枚魚雷只有一枚魚雷命中了一艘日軍驅逐艦。中雷的日軍驅逐艦隨即起火爆炸，沉入海底。
日本人聽到爆炸聲，知道有美軍來襲，於是三艘日軍驅逐艦和一艘輕巡洋艦打開探照燈，發現海面上正在快速撤退中的美軍魚雷艇。
日軍兩艘驅逐艦追趕上來，並向美軍魚雷艇開了炮，擊中一艘來不及撤退的魚雷艇。中彈的美軍魚雷艇，在六分鐘之後沉入海底。
雖然魚雷艇的攻擊，只擊沉一艘日軍驅逐艦，而且還損失了一艘魚雷艇，但一艘魚雷艇換到一艘驅逐艦已經是合算了，更何況，魚雷艇編隊找到日軍艦隊就是最大的功績。在確認了日軍位置，即可讓主力艦隊發起攻擊。
“報告！”西村祥治走進小澤治三郎的司令室。
“什麼事？”小澤治三郎緩緩擡起頭問道。
西村祥治敬了個禮回答道：“司令官閣下，我們的夜襲計劃，已經被美國人發現。既然已經被發現，夜襲將會變成強攻。我建議，應該取消夜襲行動，把我們已經所剩不多的軍艦帶回日本去吧！”
“八嘎！”小澤治三郎咆哮了一聲，“這是我們唯一的決戰機會！我不能錯過這次機會！太平洋戰爭打了那麼久了，還沒有出現過戰列艦之間的決戰！美國人爲什麼總是不肯用戰列艦和我們對抗？因爲他們的戰列艦不是我們的對手！”
“司令官閣下，請三思，他們軍艦比我們多得多，我們打不過的。”
“他們的艦員不如我們！如果面對面的用巨炮轟擊，我們帝國海軍是最優秀的！今天我要用我們的艦炮，把美國人的戰列艦和航空母艦全部轟沉到海底！”
西村祥治見自己勸說不動，只好無奈的退下。
夜幕下，日軍艦隊按照原計劃，一路向膠州灣的方向撲去。
距離膠州灣越來越近，忽然日本人聽到黑暗中響起一聲震耳欲聾的爆炸聲。站在指揮塔上的小澤治三郎看到，海面上突然騰起一團火球，被火光映紅的海水向四面飛濺，一道沖天水柱騰空而起。
“炮彈的落點，距離我們的軍艦很近！”小澤治三郎說了句。
根據爆炸的威力判斷，那是一枚由巡洋艦射出的二十釐級別的炮彈。
“這證明，美國人肯定就在附近，他們是盲目開炮轟擊！我們必須算出他們的位置！”小澤治三郎向武器指揮官下了命令。
話聲未落，又聽到“轟”一聲巨響，一發炮彈落在日軍的“金剛”號戰列巡洋艦附近海中爆炸，騰起被火光照成粉紅色的沖天水柱。
日軍武器指揮官，帶着一批士官，根據美軍艦炮的彈道，緊張的計算美軍的位置。算出來的結果，美國人的艦隊在十五海里之外。這個距離上，探照燈還不起作用。這令小澤治三郎很不理解，美國人怎麼知道他們的位置？
也就在日本人計算彈道的時候，一枚203毫米炮彈準確擊中了日軍的一艘驅逐艦，炮彈炸燬了艦橋和煙囪，那艘驅逐艦燃起熊熊烈火。
“開炮反擊！”小澤治三郎大吼道。
日軍艦隊，揚起炮口，對着剛纔士官計算出的美軍艦隊大致方位，轟出一排炮彈。只見海面上火光噴涌，一門門460毫米、410毫米、356毫米、203毫米等各種艦炮，吐出一團團大小不一的火球。密集的炮彈，下冰雹一樣向黑暗中飛去，落在遠方的海中。漆黑一片的海面上，隱約可以看到海面上騰起的火光。
因爲距離太遠，而日本人對彈道的估算，只能是算出一個大致位置。日軍這一輪炮擊，沒有一發炮彈命中遠處的美軍艦隊。
就在此時，忽然又是“咻”一聲刺耳的呼嘯聲，日軍的“榛名”號戰列巡洋艦被一發406毫米炮彈準確擊中甲板，耀眼的火光一閃，戰列巡洋艦的甲板就好像被鐵錘砸碎的雞蛋殼一樣被洞穿了一個大洞，406毫米炮彈在艦體內爆炸，炸飛了這艘戰列巡洋艦上的一門副炮和兩門高射炮。幾百公斤烈性炸藥，一下就把艦內七十多名日軍水兵碾成了肉泥，噴涌的火光從被炸開的甲板下面衝出。
“咻”又一聲刺耳的呼嘯聲，日軍一艘驅逐艦也被一發203毫米炮彈擊中，炮彈在艦體中部爆炸，那艘驅逐艦上頓時一片狼藉，騰起沖天烈焰。
小澤治三郎所在的旗艦“大和”號戰列艦，也被一發從美軍輕巡洋艦上射來的152毫米艦炮擊中了甲板，爆炸的炮彈，炸飛了“大和”號上的一門155毫米副炮，還炸飛了一門25毫米高射炮。但是龐大的“大和”號捱上一發152毫米炮彈，就和大象被蚊子叮一口一樣，基本上沒有什麼大礙。