第一次空戰之後日本大本營已經意識到日本在空戰技術方面落後中國太多，而且海軍方面自中國航母下水之後中日就不在一個數量級上。現在日軍海軍唯一仰仗的就是剛剛服役的五艘“渦潮”級常規動力潛艇。
“渦潮”級潛艇是日本在戰後建造的第四級常規動力潛艇。與前三級相比，“渦潮”級採用了大量新技術，在當時稱得上是一型先進潛艇。它以美國“長頜須魚”級潛艇爲母型，採用了使潛艇水下航行阻力最小的純水滴形艇型，艇尾安裝十字形垂直舵，螺旋槳則安裝在舵的後面，常規潛艇採用這種先進艇體結構在日本是首次，在世界也寥寥無幾。
“渦潮”級潛艇採用雙殼體結構，耐壓殼體使用日本新研製的在當時較爲先進的NS63高強度鋼製成，使潛艇下潛深度達到200米。該級潛艇還大量安裝先進的電子設備，使潛艇*縱的自動化水平有很大的提高。“渦潮”級潛艇不僅在外形上與“長頜須魚”級相似，而且其排水量、主尺度等其他方面也很相似。其艇長72米，吃水7.4米；水上排水量1900噸，水下排水量2430噸；水上航速12節，水下航速20節；採用柴電推進系統，有2臺柴油機和1臺主推進電機及4組鉛酸蓄電池。但“渦潮”級有一點與“長頜須魚級”潛艇不同，其6具533毫米魚雷發射管並不放在艇首，而是放在艇舯，這種佈置在常規潛艇是非常少見的。魚雷管移至舯部，就可留出艏部舷外空間佈置大型水聲設備，以提高艇的探測能力。潛艇的主要武器是16枚89型日本國產重型魚雷。
日本大本營打算利用這五艘新型潛艇以及從美國引進的五艘“長頜須級”潛艇組成潛艇突擊羣，一舉突破航母編隊防禦圈打擊中國航母，只要擊沉或重傷中國航母日本就會在這場戰爭中佔據主動權。
10時，中國航母編隊抵達琉球羣島150公里海外，日本聯合艦隊的第1、2、3護衛艦隊和潛艇攻擊羣同時向中國艦隊駛來，而且那霸機場的空軍部隊已經做好隨時支援的準備。
當中國航母艦隊抵達琉球羣島，日本海軍已經嚴陣以待，由於雙方戰略迴旋空間太小根本來不及佈置什麼包圍圈，因此這是一場針尖對麥芒的戰鬥。
10時11分，那霸空軍機場155架飛機全部起飛準備空襲孔子號航母，編隊司令伍世文冷笑一聲看着顯示屏上不停閃爍的光點（這些都是日軍的飛機），對身邊的參謀下達作戰命令：“開啓艦隊防空系統”。
隨着伍世文一聲令下中華神盾系統全力運轉，通過先進的火控系統“長矛”、“利劍”、“匕首”遠、中、近程導彈全部處於待發狀態。“導彈發射準備完畢，請求發射”兩艘城市級防空型驅逐艦上的值班員向各自艦長報告。
“發射導彈30秒倒計時，30、29、、、10、9、8、、、、2、1，發射！”指揮員一聲令下兩百枚防空導彈呼嘯着飛向日本機羣。這些導彈採用了激光和紅外聯合制導技術，極大增強了抗干擾能力。
日軍一飛行員只是看到一陣閃光之後，就發現自己這邊飛機發射的干擾彈一點用處都沒有，緊接着他就看到自己一方的飛機被中國的導彈不斷的擊落，許多飛行員連跳傘都來不及隨飛機一桶葬在大海之中，這些情況讓他心驚膽顫。正當他像個無頭蒼蠅一般亂撞時，機載航電系統發出已被鎖定的警告，只見他匆忙中將所有干擾彈發射出去，同時拋棄副油箱和一切負重，做完這些之後調轉機頭向着那霸機場全力飛去。
十分鐘之後這場低強度的艦隊防空戰鬥就結束了，在中國航母編隊強大的防空能力面前，日軍那點可憐的航空力量還沒掀起什麼浪花就全軍覆沒了，這些日本空軍飛機還沒看到中國航母編隊就被艦隊的防空導彈給擊落了。
這次戰鬥之所以輕鬆獲勝中華神盾系統發揮了巨大的作用，它使中國艦隊一方實現了在先敵發現、先敵擊落的預期目標。艦隊司令伍世文接到參謀報告的戰鬥結果後，隨即命令艦載機和無人機開始對琉球的軍事設施進行空中打擊。
此時琉球的空中力量基本上已經損失殆盡，但是它的防空力量還是很強的，美軍撤退之後就將所有防空力量交給日本人。這包括一個M163式20mm6管火神高射炮營，60套世界上第一種單兵肩射防空導彈——“紅眼睛”，還有一個M48“小槲樹”導彈防空營。
“小槲樹”地空導彈是美國1965年在“響尾蛇”空空導彈基礎上研製的一種對付低空目標的近程防空導彈，代號MIM－72。主要用於晝間野戰防空，適宜打擊目視範圍內的空中目標，屬陸軍第二代地空導彈系統。1969年開始裝備部隊，是美陸軍師一級的主要防空武器。整個系統分爲自行式和牽引式，其中自行式由導彈、發射架和M－730履帶車組成，公路行駛速度約60公里／時，行程504公里，乘員5人，可兩棲輸送，具有三防設備；除在架四聯裝導彈外，每輛發射車上還備彈12枚。導彈可行進間發射，發射時１人*作，4分鐘就可裝填4枚待發導彈完畢。“小槲樹”屬點防禦防空系統，導彈的最大射程爲6000米，射高3000米，採用雙色紅外尋的頭，具有迎頭攻擊和較強的抗干擾能力。“小槲樹”導彈曾經多次改進，其中MIM－72F型使用無煙推進劑和新型尋的頭，目前那霸軍港日軍總共裝備了近400枚導彈。
現在琉球的日軍可以說已經完全處於緊張狀態，所有的防空雷達都在全力搜索來襲的中國飛機，但是讓日軍大本營感到納悶的是無論日軍雷達部隊怎麼努力也無法找到一點關於中國機羣的信息。這讓入侵琉球的日軍感到大爲震驚，如果無法準確捕捉來襲飛機的位置，將使琉球的日軍全面處於被動挨打的地位。
爲了改變不利的局面，日本大本營命令日本聯合艦隊第1、2、3護衛艦隊和潛艇部隊趁着中國艦載機出動的時機全力攻擊航母編隊。日軍的一舉一動都在中國偵察衛星的監視下，日方的軍力調動剛剛開始，中國軍方就已經獲得所需的情報。
臺北聯軍總部陳明仁將軍有些擔心的對林峰說：“這次日本人要孤注一擲了，我們的艦隊能抵擋住日軍的潛艇攻擊嗎？那些潛艇可是有美國最先進的常規動力潛艇。”
林峰自信的說：“不用擔心，以我們編隊目前的防空反潛能力，如果咱們自稱第二的話就沒人敢稱第一”
張元培接着說：“只要我們將日軍這支海軍編隊消滅了，日軍的海軍力量至少要被削弱三分之二，它將徹底的失去戰略進攻的能力。”
林峰笑呵呵的說：“張將軍說得不錯，只要我們消滅了眼前這支日本海軍我們就算是完成了此次戰役的第一階段目標，接下來我們就可以進行島嶼登陸作戰”
第四代戰機的隱形功能對於此時世界各國軍隊都是無解的，雖然日本在琉球部署了很強的防空兵力，但是相對於目前臺灣空軍的實力而言，這些防備力量只不過就是一些紙糊的罷了。
10時27分中國空軍順利通過日本的防空網，日本部署的防空雷達一點反應都沒有，中國空襲機羣躲過搜索雷達之後，就在預警機的指引下開始攻擊日軍的機場、雷達陣地、導彈陣地、灘頭陣地等等軍事設施和軍事人員。猛然間，日軍在琉球的一切都遭到中國精確制導武器的遠程打擊，琉球頓時變成一片火海。
就在琉球日軍遭受毀滅性打擊時，日軍突擊艦對已經逐漸接近中國航母編隊，編隊司令伍世文看着衛星傳來的敵軍艦隊的位置照片說：“反潛驅逐艦和護衛艦注意敵人潛艇的突襲，反潛直升機即刻前插搜索，準備發射反艦導彈和反潛魚雷。”
中國依靠強大的通信電子技術，已經將日軍的一舉一動掌握在手中，而日軍雖然有美國提供衛星支持，但是中國臺灣的僞裝隱形技術還是讓日軍摸不到中國的虛實。中國航母編隊強大的反潛反艦能力令日軍潛艇的偷襲行動徹頭徹尾的失敗，日軍十搜潛艇還未靠近孔子號航母的防禦範圍就被反潛驅逐艦發射的反潛導彈擊沉，一些漏網之魚也被守在一旁的帝皇級攻擊型核潛艇所擊沉。
10時41分，日軍聯合艦隊在潛艇部隊覆滅之後就遭到中國300多枚反艦導彈的攻擊，隨後完成第一波攻擊的艦載機開始對日艦隊發動第二波導彈攻擊，日本聯合艦隊只來得急向大本營發去一封“遭到攻擊”的電報就全部葬身海底。日本大本營接到電報一看，衆人就有種不祥的預感，恐怕日軍聯合艦隊徹底完了。事實上也正像日本人想得那樣，除了龜縮日本本土的第四護衛艦和一些地方艦隊，所有參與琉球海戰的日本海軍全軍覆沒。