在离舰队30公里处，10架雀鹰拦下了33架零式舰战，这一波的日本飞机似乎无心恋战，除了留下十几架，其余的纷纷冲过拦截线掩护鱼雷机发起攻击。约50架鱼雷机的攻击的确让人胆寒，20架雀鹰不顾敌战斗机的火力，死死的咬住敌鱼雷机。不得不说，6挺12.7毫米机枪集火射击的威力不是薄皮的日本飞机能够抵挡的，30架鱼雷机饮恨大海，4架雀鹰也被身后的日本战斗机击落。再经过高射炮火的洗礼，能投下鱼雷的只有不到10架，除了小林元二少佐顶着炮火在3公里处投下的鱼雷命中大连号航母之外，其余的都被躲闪一空。
“大连号中雷！”舰桥里的众人向左望去，大连号的速度放慢了。还没来得及询问详情，“东南方向发现敌大机群，总共100多架！”一声喊叫把众人全都震住了，此时东北方向的20多架雀鹰还在与零式战机缠斗，原先降落整补的41架雀鹰还未作好出动准备，东南防线只有6架雀鹰，面对上百架日本飞机的攻击，没有人认为第三舰队会幸免于难。就在舰桥内的温度降至冰点的时候，“快看，我们的飞机。”一群飞机出现在西北方向，岸基航空兵的60架蜂鹰及时赶到了，众人不由都松了一口气。“现在不是松气的时候，命令东北方向的雀鹰不要与敌战斗机纠缠，立即增援东南方向。”伍世显急忙下令：“分出20架蜂鹰和那6架雀鹰拦截敌战斗机，其他战斗机不惜一切阻拦敌攻击机。”“集中拦截敌鱼雷机，日本轰炸机的高爆炸弹威胁不大。”孙石云出声道。伍世显看了孙石云一眼，举起望远镜继续观察空中形势。
蜂鹰装备的是4挺7.62毫米机枪，火力远远弱于雀鹰，因此40架蜂鹰只拦下了一半的鱼雷机，从东北方向赶来的20多架雀鹰不顾己方猛烈的防空火力，进入舰队防空火力网围剿漏网的鱼雷机，在付出4架雀鹰被己方火力击落的代价后，30多架97舰攻只有6架投下了鱼雷，无一命中。
原先在东北方向的10余架零式舰战看到东南方向友军来袭，便尾随转向的雀鹰飞往东南方向，结果在经过舰队上空的时候被防空炮火全部击落。虽然日本战斗机的行为十分愚蠢，但它们的牺牲却很有价值，40架99舰爆趁着防空火力被拉开空挡，进入投弹航道，有30多架投下了炸弹。
“司令，大连号中弹12颗，已经发布弃舰令。”不远处的大连号上火光熊熊，数百官兵正在甲板上有序撤离。“孙膑号重巡洋舰中弹6颗，防空火力全毁；高雄号轻巡洋舰中弹5颗，丧失作战能力；依风号驱逐舰中弹5颗，被击沉。”短短三分钟的轰炸，两艘军舰被炸沉，两艘丧失作战能力，先前提出集中攻击敌鱼雷机建议的孙石云脸色惨白，如果有人较真的话，上军事法庭是最好的结果。“少校，镇静，刚才的建议我也是默认的，况且如果不先集中拦截敌鱼雷机的话，我们的损失会更大。你不用担心。”伍世显认真的说道。吴祚栋这时也走过去拍拍孙石云的肩膀，示意他放松。“传令，孙膑号和高雄号脱离编队，自行返回舟山港。”“我们的战损总共是多少？”吴祚栋问道。“岸基航空兵的蜂鹰损失了17架，我们的雀鹰损失了21架；大连号航母，苏州号轻巡洋舰，白露号，天露号，依风号驱逐舰被击沉；孙膑号重巡洋舰，高雄号轻巡洋舰丧失作战能力；吴起号重巡洋舰，无锡号轻巡洋舰轻伤。”“损失惨重啊”伍世显头疼道。“那我们的战果呢？”“击落敌战斗机70架，俯冲轰炸机65架，鱼雷机158架，总计293架。”“还算不错，现在就看沈雨霖的了。”
就在第三舰队遭到最猛烈攻击的同时，沈雨霖带领的机群也发现了日本海军本土舰队，看着海面上的15艘大型舰只，沈雨霖兴奋的大喊：“各组注意，不要理会敌防空战斗机，集中攻击敌航空母舰！我再强调一次，集中攻击敌航空母舰！”
日本本土舰队旗舰翔鹤号的舰桥内，远藤喜一中将看着疾扑而来的100多架敌机目光发直：“怎么可能。。。。。”
在日本舰队上空巡游的6架零式舰战义无返顾的冲向了新唐海军的攻击机群，让他们无法想象的是，新唐海军的轰炸机和鱼雷机居然比自己驾驶的战斗机还要快，因此在仅仅击落了3架轰炸机后，日本舰队的空中防线就被突破了。翔鹤级航母只有16门127毫米高炮和36门25毫米高炮，而大鹰级航母更是只有8门127毫米高炮和30门25毫米高炮，在新唐飞机丝毫不睬其他舰艇防空火力的情况下，脆弱之极。
16架白鹳和8架白腹鹞首先对挂着司令旗的翔鹤号发起了攻击，在轰炸机和鱼雷机的夹击下，拼命闪躲的翔鹤号还是中了11颗500公斤穿甲爆破炸弹和5枚刀鱼鱼雷。祥鹤号此时已经成了一条废船，穿透三五层甲板再爆炸的11颗炸弹将航母内部的机库，弹药库，厨房，舰员住舱等舱室炸的一塌糊涂，殉爆的弹药库冒出的黑烟直冲百米高空，航母彻底丧失了运转能力，更加雪上加霜的是命中水线以下的5枚鱼雷，数千吨的海水已经从几个大口子涌入，轮机舱和燃料舱也被鱼雷摧毁，翔鹤号的甲板上只能看见寥寥几个人在无助的奔跑，这艘舰队航母的结局已经注定了。
由于日本舰队是把所有的护航军舰都布置在大型军舰组成的圆心外围，所以在突破了外围防空网后，第三舰队的攻击机群所向披靡。接着遭殃的是瑞鹤号和大鹰号航母，30架白鹳和16架白腹鹞毫无悬念的把这两艘航母给击沉了。
攻击结束后，沈雨霖发现由于一开始旗舰就被摧毁，日本舰队已经陷入了一片混乱之中。而机群中居然还有15架轰炸机和20架鱼雷机没有投下弹药，沈雨霖当机立断，命令发起第二次攻击，已经投完弹药的飞机率先冲击，吸引防空火力，还有弹药的飞机紧随其后。鉴于敌主力航母已被摧毁，沈雨霖下令各机自由攻击敌舰。
5架轰炸机和10架鱼雷机盯上了日本舰队中的纪伊号战列舰，虽然纪伊号的防空火力比航母还强，但不幸的是，其大量装备的3联装25毫米高炮有着致命的设计缺陷，由于设计上考虑不周，3联装25毫米高炮只有在刚开火的时候才能进行一次齐射，更换弹匣后只能维持单管的连续射击，所以90门25毫米机炮的持续火力其实就相当于30门而已。面对如此稀疏的防空炮火，4颗500公斤炸弹连续命中纪伊号的一号二号主炮塔，舰体中部的烟道和尾部甲板，而7枚刀鱼鱼雷也命中纪伊号两舷。战后从在旁边的骏河号战列舰上拍摄的照片可以看出，纪伊号的两座主炮塔在殉爆中彻底报废，舰体中部的一根烟囱已经倒塌，烟雾弥漫，尾甲板像是多了一个陨石坑，整条舰都被烈火和浓烟笼罩，这张照片后来有了一个著名的名字——下沉的地狱。
在第二波攻击中被击沉的大型舰只还有冲鹰号航母和日进号水上飞机母舰，冲鹰号仅仅挨了三颗炸弹和两枚鱼雷便开始下沉。日进号则是因为被两颗炸弹命中补给油料舱而成为一个大火炬，不得不弃舰，三小时后被日本驱逐舰击沉。夕张号轻巡洋舰被三颗炸弹炸成两截，五分钟内沉没；酒勾号轻巡洋舰则被4枚鱼雷击沉。鸟海号重巡洋舰和时雨号轻巡洋舰被炸伤。