遭到防空戰鬥機攔截不說，美軍機羣還犯了一個嚴重的錯誤。
在第一波攻擊機羣出發之後，斯普魯恩斯沒有轉向撤退，而是繼續向東南方向，也就是朝着中國艦隊所在的方向而去，且航速保持在三十節以上。主要就是，過遠的攻擊距離嚴重限制了美軍戰機的作戰能力。戰鬥也已經證明，美軍機羣在極限攻擊距離上，幾乎沒有辦法跟防空戰鬥機周旋。
只有縮短攻擊距離，才能提高戰鬥機的作戰效率。
此外，在攻擊距離縮短之後，先起飛的戰機就能在艦隊附近待命，與後起飛的戰機組成大編隊。
這樣一來，護航戰鬥機就能提供更有效的掩護。
當然，美軍也確實是這麼做的。
問題是，斯普魯恩斯並不知道，中國艦隊改用了攻勢防空，讓防空戰鬥機前出到兩百公里之外攔截來襲敵機。
這下，問題出來了。
遭到攔截的時候，美軍機羣採用的是大編隊，不但每艘航母派出的戰機聚在一起，而且四艘航母的機羣都相隔不遠。
結果就是，所有美軍戰機都遭到了攔截。
更要命的是，爲了留下最基本的防空力量，斯普魯恩斯只出動了二十架護航戰鬥機，而前來攔截的防空戰鬥機多達四十架。
在護航戰鬥機被衝散之後，轟炸機與攻擊機要想單獨突破兩百公里的防空區，幾乎是不大可能的事情。
只是，美軍飛行員沒有放棄，在被打散之後，依然單獨朝中國艦隊飛去。
顯然，單獨發起攻擊的轟炸機與攻擊機，對艦隊的威脅並不大。更何況，還有二十架戰鬥機在等着它們呢。
在兩批戰鬥機的攔截下，美軍機羣在九點過十分，纔到達西南太平洋艦隊上空。
此時，西南太平洋艦隊的攻擊機羣都已飛走。
在美軍機羣到達之前，五艘航母還各派出了備用的戰鬥機，加上攔截美軍第一波攻擊機羣的防空戰鬥機，艦隊上空總共有近四十架戰鬥機嚴陣以待，而分散單獨突擊的美軍戰機根本不可能順利突防。
可以說，美軍的這波攻擊並不成功。
只是，戰鬥持續的時間相當長。
主要就是，美軍機羣早就被打散了，分散的戰機都是各自在搜尋目標，並沒有在同一時間到達。
當然，這場戰鬥根本沒有什麼懸念。
參與攻擊的近七十架美軍戰機中，只有六架俯衝轟炸機與三架魚雷攻擊機突破了所有防空攔截，投下了炸彈與魚雷。
只是，這也沒有什麼意義。
沒有一枚炸彈與一條魚雷擊中中國戰艦，反而有五架美軍戰機在投完彈之後，被高射炮擊落。
九點四十分左右，美軍的攻擊行動結束。
此時，美軍艦隊也遭到了攻擊。
率先起飛的四十架“海鷹”在完成了攔截任務之後，並沒有參與護航行動，而是按照顧祝同的安排返回了艦隊。
也就是說，只有第二批出發的二十架“海鷹”陪同攻擊機羣飛往美軍艦隊。
事實上，當時雙方的距離已經縮短到五百二十公里左右，因此率先起飛的戰鬥機在攔截了美軍機羣之後，依然有足夠的燃油飛往美軍艦隊，爲執行攻擊任務的戰機護航，只是沒人知道美軍艦隊在向東南方向航行。
直到九點過，斯普魯恩斯在接到第二波攻擊機羣的報告後，才知道中國艦隊已經組織起了嚴密的防空網，他也才命令艦隊減速。要到九點過十五分，在美軍飛行員發現中國艦隊已經派出攻擊機羣之後，斯普魯恩斯才命令艦隊轉向，並且全速向西北方向撤退，與中國艦隊拉開距離。
問題是，此時率先出發俯衝轟炸機羣離美軍艦隊已經不到一百公里了。
九點二十五分，戰鬥打響。
率先投入的是護航戰鬥機，而其面對的是數量基本上相等的防空戰鬥機。
顯然，在數量相差不大的情況下，“野貓”根本不是“海鷹”的對手。更何況，“海鷹”已經飛行了數百公里，燃油用掉了三分之一，而擔任防空任務的“野貓”是在八點半之後才升空的，也就是在第二波攻擊機羣出發之後才離開了航母，油箱幾乎是滿的，在機動性上更不如“海鷹”。
這場空戰也沒有什麼懸念。
“鸕鶿”機羣到達的時候，“野貓”已被“海鷹”打散，殘存的美軍戰機也只能拼命應付緊咬着不放的中國戰機。
九點四十分，攻擊開始。
與對付第一航母大隊時一樣，俯衝轟炸機分成了小編隊，依次進入。
只是，這次沒能等到魚雷攻擊機。
原因也很簡單，在俯衝轟炸機發起攻擊的時候，魚雷攻擊機羣還在兩百多公里之外，要半個多小時後才能趕到。
也就是說，俯衝轟炸機單獨發起了攻擊。
實戰早已證明，俯衝轟炸機的威脅更大。不是說炸彈的威力更大，而是俯衝轟炸機更難以攔截。
根據中國海軍的統計數據，只要俯衝轟炸機開始俯衝，被擊落的概率不到百分之十，也就是有百分之九十的機會投下炸彈。如果採用四機編隊投彈的話，單機命中率在百分之三十以上。也就是說，四架俯衝轟炸機同時投下炸彈，命中目標一枚炸彈的概率在百分之七十五以上。
對美軍來說，這絕對是一場災難。
有趣的是，首先遭到攻擊的不是艦隊旗艦“約克城”號，而是“企業”號。
與“光武帝”號首先遭到攻擊一樣，“企業”號實際上也是艦隊期間，即第三航母大隊的旗艦，在配製上與“約克城”號完全一樣，唯一的識別標誌就是塗在艦首與艦橋兩側的編號。
問題是，飛行員根本不會去看那些編號，而且也沒人知道斯普魯恩斯到底在哪艘航母上指揮戰鬥。
更重要的是，當時美軍艦隊已經轉向，第二航母大隊在前方、第三航母大隊在後面，因此“企業”號在“約克城”號的東南方向上，也就正好在中國機羣的來襲方向上，因此首先遭遇攻擊機羣。
既然這也是一艘艦隊期間，飛行員就不會想那麼多了。
十五分鐘之內，總共有三十二架“鸕鶿”向“企業”號發起了攻擊，而且每次都以四機編隊的方式進入。
根據美軍戰報，“企業”號被五枚航空炸彈直接命中，而中國海軍的戰鬥記錄中，“企業”號被擊中了七次。
總而言之，“企業”號遭到了重創。
只是，這艘航母並沒被擊沉。當時，幾乎所有炸彈都砸在了“企業”號飛行甲板的正中央，而且大部分在機庫內爆炸。主要就是，“企業”號也有機庫甲板裝甲，而且比“秦始皇”級還要厚一些。
最重要的是，在遭到轟炸的時候，“企業”號上已經沒有艦載機了，而且早就爲捱打做好了準備。
“企業”號回到美國本土之後，在舊金山造船廠裡趟了十個月，直到一九四二年八月下旬才完全修復。從某種意義上講，這與被擊沉幾乎沒有區別，因爲在這十個月裡，中美海軍爲太平洋戰場上的主導權打了好幾場大規模海戰，而缺席這些戰鬥，讓“企業”號的價值大打折扣。
在“企業”號遭到攻擊的時候，“突擊者”號也沒能逃脫。
安排打擊任務的時候，顧祝同就強調了一點，關鍵不是擊沉幾艘航母，而是得讓美軍艦隊喪失作戰能力。
說白了，如果這次攻擊沒能幹掉美軍艦隊，還有機會組織第二次攻擊。
只要能夠癱瘓美軍航母，那麼在下一次打擊中，還有機會擊沉美軍航母。只有癱瘓了美軍航母，下一次攻擊纔不會遇到阻力。
正是如此，率先到達的俯衝轟炸機羣，幾乎同時攻擊了“突擊者”號。
事實上，“突擊者”號在編隊最後面，理應最先遭到攻擊，只是“企業”號更醒目，而且“突擊者”號的噸位小得多，尺寸也就小得多，看上去根本不像艦隊航母，與中國海軍正在大批量改造的小型航母非常相似。結果就是，前幾批俯衝轟炸機都飛往“企業”號，後趕到的俯衝轟炸機在發現“企業”號已經遭到重創之後，才轉向飛往“突擊者”號，攻擊了這艘落單的航母。
顯然，“突擊者”號的遭遇比“企業”號悲慘得多。
根據中國海軍的作戰記錄，在十分鐘內，二十八架“鸕鶿”攻擊了“突擊者”號，至少擊中該艦六次。
十點不到，“突擊者”號就變成了一堆漂浮在海面上的篝火堆。
因爲排水量偏小，所以“突擊者”號根本扛不住如此猛烈的打擊，與真正的艦隊航母依然有很大的差距。
十點過十分，“突擊者”號的艦長下達了棄艦令。
僅僅五分鐘後，斯普魯恩斯就命令“突擊者”號不得自沉，並且讓一艘重巡洋艦與一艘輕巡洋艦留下來掩護。
結果就是，只有不到三百名官兵離開了“突擊者”號，而且大多都是傷員。
顯然，斯普魯恩斯已經打算拋棄“突擊者”號，但是他希望“突擊者”號發揮餘熱，吸引中國戰機的注意力。