那么此刻，双方力量对比的情况又是怎样的呢？具体来看，双方各有航空母舰2艘，美军有飞机121架，日军有飞机122架，美军在轰炸机方面占优势，而日军则在战斗机和鱼雷机方面占优势。另外美军编队彻夜向南航行，离开了风雨交加的海域，进入了天气晴朗的水域，而日军则向北航行，仍在有风雨的海域活动，云笼雾罩，难被发现，气象条件对日本人有利。可见双方力量旗鼓相当，到底谁能稳操胜券，恐怕只有上帝事先知道。
3.把航母列为首攻目标
5月8日拂晓，美国和日本航空母舰都争先派出侦察机，因为指挥官心里明白，此战胜负取决于能否先于敌方查明对方位置。几小时后，美国“列克星敦”号的史密斯海军少尉驾驶的侦察轰炸机，经过一番侦察后终于发现了日本高木率领的“瑞鹤”号和“翔鹤”号突击部队。他用无线电向上级报告对方舰艇的位置：“2艘敌航空母舰，4艘巡洋舰。航向120°度，航速20节，位置在东北175海里。”两支庞大的舰队终于都找到了搜寻已久的对手，恶战终于就此爆发。9时至9时25分，美航空母舰的突击机群，在战斗警报声中被蒸汽弹射装置弹入空中，“约克城”号航空母舰第一批起飞的飞机为39架：2架战斗机掩护24架俯冲轰炸机，4架战斗机掩护9架鱼雷机，各机群之间保持5～10分钟的间隔，风驰电掣般地扑向日航空母舰。10时32分，当美机飞临时，日舰队开始疏散躲避，狡猾的“瑞鹤”号迅速驶入雷雨区，借雨幕得以逃之夭夭。“翔鹤”号则转舵逆风航行，企图让舰载战斗机升空应战，此举使其成为美机群的主攻目标。10时57分，在泰勒少校的指挥下，美鱼雷机和俯冲轰炸机实施攻击，“翔鹤”号舰首先中一颗炸弹，引起汽油燃烧，随后舰尾又中1颗炸弹，大火蔓延至飞行甲板。滚滚升起的浓烟烈火，为后来编队中被日本“零”式战斗机拦截而失去目标的美机提供了信号。11时40分，又有21架美机飞临“翔鹤”号上空，第2次攻击随即开始。4架美军俯冲轰炸机冒死降至760米处才开始投弹，结果“翔鹤”号再中1颗炸弹。这时，该舰已连中3颗炸弹，飞行甲板报废、108人死、40人伤。13时，“翔鹤”号踉踉跄跄地退出战场时，险些沉没。由于“翔鹤”号失去了作战能力，高木只好令其撤出战斗。
但美国人赢得并不轻松：美军的4架侦察轰炸机和2架战斗机在返航途中，遭到10多架零式战斗机的有力拦击，最后全部被击落。至此，美军也付出了30多架飞机的代价。
就在美军飞机向日本航空母舰上倾泻钢铁的同时，“列克星敦”号和“约克城”号也遭到日本舰载机的猛烈攻击，这是怎么回事呢？原来，就在美机起飞之时，正是日机出发之时。于是，另一场大的攻击战开始了。
当时，美军的2艘航空母舰，同在一个环形警戒序列之中。规避运动逐渐使两舰之间的距离加大，这样就削弱了警戒，这无疑对日军极为有利。“列克星敦”号和“约克城”号除了进行蛇形运动外，还不时驶出编队中心，以便让掩护它们的飞机起降。而袭击日舰的飞机起飞以后，“列克星敦”号还留有9架战斗机和8架侦察轰炸机以防不测，“约克城”号则掌握8架战斗机和8架侦察轰炸机。
到了10点55分，“列克星敦”号的雷达突然发现在距离68海里处有大批敌机从东北方向飞来，两舰开始转向，让留在飞行甲板上的全部飞机起飞，总共17架战斗机和16架侦察轰炸机，由“列克星敦”号统一指挥，但与日军70架强大的攻击机相比，美军的空中警戒力量毕竟太弱了。在战斗前，只有3架美机得以拦截敌机，且马上就被日机群吞没。日军飞机分成3个机群，两个是鱼雷机群，一个是轰炸机群，它们冒着美舰高射火炮和战斗机的猛烈火力，开始了凶狠的攻击，最先遭到攻击的“约克城”号成功地避开了敌机发射的鱼雷，左冲右突，在密集的弹雨中奇迹般地仅中1颗炸弹。这颗炸弹在下面的储藏室里爆炸，炸死37人，炸伤多人，但幸运的是航行能力和航空作战能力并未受到影响。比“约克城”号吨位大，但机动性能差些的“列克星敦”号的命运就要悲惨得多了。它在敌鱼雷机从舰两舷夹击下，屡屡遭到重创，一枚鱼雷命中其左舷前部，剧烈的爆炸使船舷喷出一股夹着海水的巨大火舌，接着整个“列克星敦”号猛然一抖，在同一位置又中了一枚鱼雷，航空母舰顿时被滚滚的浓烟覆盖。与此同时日军俯冲轰炸机也紧紧咬着受伤的猎物不放，一颗重磅炸弹正中左舷前炮位3门127毫米高炮，一时间血肉横飞，将那里的火炮全部炸哑。随即一颗小型炸弹又命中了“列克星敦”号的烟囱。这艘航母此时已经被炸得面目全非，惨不忍睹了。
整个攻击持续不到10分钟，日机攻击便告结束，海面瞬时就安静了下来，剩下的只有海面上燃烧的军舰和飞机碎片。重伤的“列克星敦”号倾斜着舰身，可以看出，是舰内已起火。但值得庆幸的是主机照旧能提供所需的速度，航速仍可达24节，飞行甲板完好，对完成攻击任务后返航的飞机来说，母舰上仍然可以降落。
4.错误指令导致船毁人亡
美军开始回收返航的飞机，并自认已赢得了这次战斗的胜利，因为两艘航空母舰均未受到致命的损伤。受伤的“列克里敦”号的巡航速度始终没有降低，一直以一定的航速与舰队保持相对位置。与此相反，日本航空母舰“翔鹤”号已经丧失战斗能力，“瑞鹤”号无法容纳全部飞机，只好把许多飞机抛进了大海。此时，日军原忠一将军能用于作战的飞机仅有9架，而菲奇将军尚有37架攻击机和12架战斗机可以作战。战争的这架天平开始向美军一边倾斜了，美军只要乘胜追击，就有可能彻底赢得这次战斗。谁知，这时出现了一个出人意料的转折，就在美军舰继续向北疾驶，准备下午再发动一次致命的攻击时，“列克星敦”号却突然在12点47分发生了一次爆炸，这是发电机爆出的火花进到从破裂油管里漏出的汽油上引起的。这到底又是谁之错呢？原来，正是舰长艾映辉的错误指令导致了这一结局。当时，由于该舰看来不会造成多大危险，“列克星敦”号继续收容飞机，并且不断地给战斗机加油。但舰上的十几个汽油仓已遭到严重破坏，汽油流了一地。而第一次爆炸的气浪冲开了坚固的钢制水密门和舱口盖，水线以下几层甲板全部被打通，极易挥发的汽油蒸汽通过破口自由流窜，遇火即燃，烈火越烧越旺，随后爆炸不断发生，强度不断增大，军舰上烈焰熊熊。
不久，浓烟窜进舰上医院，几百名伤员被迫转移到宽敞的舰长住舱。两小时后，由于火势蔓延，伤员又撤到前部飞行甲板上，最后从这里转移到一艘驱逐舰上。不久主电缆被烧毁，电动舵失灵，控制军舰运动的催一办法只有使用手操舵轮。“列克星敦”号起初还能保持编队队形，不久就开始左右摆头，失去控制，对周围舰只构成威胁，只好离开编队。
对自己心爱的航母没有失去最后希望的舰上人员还在黑暗中顽强灭火，企图拯救这只损坏严重、只有航行能力的舰只，可是又一次猛烈的爆炸毁掉了锅炉舱和机舱的通风系统，坚守岗位的人开始神态模糊，舰上火势实在难以控制，只好呼救。一时间舰上火光冲天，舰体剧烈震动，不久，螺旋桨停止转动，威风一时的航空母舰，像一条死鱼漂浮在水面，随波逐流。
加之存放在机械车间里的20颗454公斤炸弹和48枚鱼雷，随时都可能发生毁灭性的爆炸，最后舰长只得下达了弃舰命令，全体船员奉命离舰。一个半小时后，被放弃的“列克星敦”号又发生了一次大爆炸，显然是引爆了那些重磅炸弹和鱼雷。冲击波把停在飞行甲板上来不及转移的飞机和大块钢板，抛向几十米高空，巨大的火柱夹着白色的浓烟和蒸汽直冲云霄。弗莱彻一方面命令舰队重新编队，向南转移，另外又派出一艘驱逐舰，向熊熊燃烧的“列克星敦”号残壳发射了五枚鱼雷，以防残舰被日军俘获，使这艘被美国水兵爱称为“列克斯夫人”的巨舰，于傍晚时分香消玉殒在波涛之中。
美军经过这番惊心动魄的意外打击，战斗力受到极大损失，战争的天平又悄悄偏向了日本人一边，虽然“祥风”号被击沉，“翔鹤”号受伤，但“瑞鹤”号完好无损，日本人只要抓住这一个战机，就能置敌手于死地。但日本人的情报错误再一次戏剧性地拯救了美国人。返航的日军飞行员报告：2艘美国航空母舰均被击沉。自信战无不胜的原将军相信了这个情报，作了非常乐观的估计，并将此情况向上级报告。这种夸大战果的主观臆断，使傲慢的高木将军决定让受伤的“翔鹤”号航空母舰返回特鲁克，这也促使在拉包尔指挥全局作战的司令长官井上成美海军中将决定让整个突击部队撤离战场。就这样，一个全歼美军舰队的绝好良机，在日本人的错误和愚蠢的自信中被丧失掉了，美国人又一次死里逃生。
日本海军司令又于8日17时下令：“停止攻击，脱离敌人，补充燃料，修整飞机。”当夜，日本海军司令山本大将得知此事后，勃然大怒，严令高木舰队：“继续追击，歼灭残敌！”然而，8日下午美太平洋舰队司令尼米兹就下令：“航空母舰编队立即撤出珊瑚海！”一追一躲之间，大海战就这样不了了之。
这是人类战争史上首次全部由航空母舰舰载飞机进行的大厮杀，在这场以飞机搏杀的海战中，日美双方互有损伤：日方“祥风”号航空母舰沉没，“翔鹤”号遭重创，“菊月”号驱逐舰和3艘运输舰被击沉，损失飞机77架，伤亡1047人；美方的“列克星屯”号航空母舰沉没，“约克城”号受伤，一艘油船和驱逐舰“西姆斯”号被击沉，66架飞机被毁，543人伤亡。但从战略上看，美军无疑是胜利者。此役不仅制止了日军对莫尔兹比的入侵，而且使南云舰队在后来具有全局决定意义的中途岛战役中减少了三分之一的航空母舰。更重要的是，这是自太平洋战争爆发以来，一直所向无敌的日军第一次遭到挫败。因此，珊瑚海大战标志着太平洋战争从此进入了一个新的阶段。