También Fletcher hizo despegar a sus aparatos de reconocimiento al alba del día 7. A las 8:15 horas un avión del Yorktown señaló la presencia de «dos portaaviones y cuatro cruceros pesados» a unas 225 millas al noroeste, más allá del archipiélago de las Luisiadas. Suponiendo que se trataba de la escuadra de ataque de Takagi, Fletcher lanzó contra ella, entre las 9:26 y las 10:30 un total de 93 aviones, reteniendo 47 para su protección. Pero cuando los aparatos de reconocimiento del grupo de ataque del Yorktown, que habían despegado en su totalidad, estuvieron de vuelta, se descubrió que la señalización de «dos portaaviones» y «cuatro cruceros pesados» era un error y se trataba, en realidad, de dos cruceros ligeros y dos cañoneras del grupo de apoyo de Marushige. Sin embargo, Fletcher, aun sabiendo que acababa de desencadenar un ataque masivo contra un objetivo secundario, decidió valientemente no interrumpir la acción emprendida, porque calculaba que en aquella zona no faltarían otros objetivos importantes, puesto que el grupo de invasión se encontraba a poca distancia.

Poco después de las 11:00 horas, cuando las formaciones aéreas del  Lexington, mucho más avanzadas que las del Yorktown, se estaban aproximando a la isla de Misima, el capitán de corbeta Hamilton, que dirigía uno de los escuadrones de aparatos Dauntless, avistó a unas 25 millas a la derecha un portaaviones,  dos o tres cruceros y algunos destructores. Se trataba del Shoho y del resto de la formación de cobertura de Goto. El Shoho se hallaba a poca distancia del objetivo inicial –35 millas más al sudeste-, de modo que fue fácil ordenar a los aviones  atacantes que corrigiesen su ruta para  enviarlos contra el portaaviones enemigo. El primer ataque, dirigido por el capitán de fragata W.B Ault,  sólo logró destruir cinco aparatos sobre la cubierta del Shoho. Pero fue seguido inmediatamente por los diez Dauntless de Hamilton a las 11:10 horas, por los aviones torpederos del Lexington, a las 11:17 horas y por los bombarderos del Yorktown a las 11:25 horas. Sometido a un ataque tan concentrado, el Shoho estaba condenado: en pocos minutos se incendió y quedó inmovilizado. Poco después de las 11:35 horas, alcanzado por 13 bombas y 7 torpedos, se fue a pique.

Un torpedo alcanza al portaviones japonés Shoho, 7 de mayo de 1942.

Cuando regresaban los aviones tras el ataque al Shoho, Fletcher decidió revocar la orden de ataques ulteriores contra la formación de Goto pues ya sabía entonces, gracias a los mensajes de radio interceptados, que Takagi había localizado exactamente su posición,  mientras que él, aún no había logrado localizar al otro portaaviones japonés. Las condiciones atmosféricas, que estaban empeorando, le disuadieron de insistir en la búsqueda. Así, durante la noche del 7 al 8, se dirigió al oeste, esperando que el grupo de invasión enemigo comparecería a la mañana siguiente en el canal de Jomard. Hasta aquel momento ignoraba que Inouye había decidido que los transportes volvieran atrás. El 7 de mayo Takagi y Hara estaban resueltos a volver a intentar, al día siguiente, el ataque contra los portaaviones norteamericanos. Hara escogió a los 27 pilotos más expertos en acciones nocturnas, y poco antes de las 16:30 horas sus aparatos despegaron del Shokaku y del Zuikaku: si lograban avistar a Fletcher, la orden era de atacarlo.
Lo cierto es que faltó muy poco para que pudieran llevar a cabo sus órdenes, pues llegaron muy cerca de la 17ª. Task Force, pero no consiguieron localizarla a causa del mal tiempo y de la escasa visibilidad. Los cazas norteamericanos de escolta, guiados por el radar, interceptaron y derribaron nueve de los valiosos aviones de Hara. Una hora más tarde, a las 19:00 horas, otros tres aviones nipones, en vuelo de retorno, tomaron los portaaviones norteamericanos por los suyos propios y fueron localizados al lado de estribor del Yorktown, mientras transmitían mensajes en alfabeto morse con las luces de señalización. Sin embargo, aunque fueron reconocidos, lograron huir. Veinte minutos después, otros tres aparatos incurrieron en el mismo error, intentando posarse sobre el Yorktown, y uno de ellos fue abatido. Hara perdió otros 11 aviones más, que cayeron al mar durante la maniobra de aterrizaje nocturno, de modo que de los 27 aparatos que partieron sólo 6 volvieron indemnes.

Una de las instantáneas más famosas de la guerra: un kamikaze es derribado cuando trataba de alcanzar el USS Yorktown.

Mientras tanto, Inouye había ordenado a los cruceros de Goto que se reunieran al este de la isla de Rossel para un ataque, pero sin especificar si el objetivo serían los buques de Fletcher o los de Crace. No obstante, a medianoche, habiendo modificado el plan, impartió nuevas instrucciones: se aplazaba la invasión por dos días, una parte de los cruceros de Goto se unirían a los transportes del grupo de invasión y la otra a la Escuadra de Takagi. También Takagi, sabiendo que los portaaviones americanos estaban a unas 50 ó 60 millas, había pensado en una acción nocturna; pero las tripulaciones de los aviones estaban cansadas, y por otra parte debía dar preferencia a cualquier demanda de protección de los transportes, privados ahora de la cobertura del Shoho. Por consiguiente, se aplazó de nuevo la acción principal, si bien tanto americanos como japoneses esperaban la confrontación decisiva para el día 8. Llegados a este punto, todo dependía de la posibilidad de localizar al enemigo al día siguiente lo más rápidamente posible. De eso dependía la victoria.

Los aviones de reconocimiento de ambos contendientes despegaron poco antes del alba y localizaron casi simultáneamente los portaaviones adversarios. El balance de fuerzas aéreas era el siguiente: Fitch, que ostentaba el mando operativo de los norteamericanos, disponía de 121 aparatos, mientras que Hara, su directo adversario, contaba con 122 aviones. Los japoneses eran pilotos más experto, sin embargo los norteamericanos eran superiores en aviones de bombardeo. Así, pues, la primera batalla de la Historia en la que se combatió entre portaaviones comenzó en condiciones de igualdad casi total.
El primero en avistar a los portaaviones enemigos fue uno de los aparatos de reconocimiento del Lexington, hacia las 8:15 horas. El piloto informó que Takagi se encontraba a 175 millas al nordeste de la posición de Fletcher. Pero a eso de las 9:30 horas, el capitán de corbeta Dixon avistó a la escuadra japonesa mientras se dirigía hacia el sur: Takagi se había desplazado 5 millas al nordeste, lo que no se correspondía con los cálculos de los norteamericanos, según los cuales, a las 9:00 horas el enemigo debería encontrarse 45 millas más al sur.

Esta diferencia acarreó dificultades a las formaciones de ataque del Lexington, que ya habían despegado, puesto que Fitch había ordenado a sus aviones que despegaran entre las 9:00 horas y las 9:25 horas. Eso fue lo que hicieron veinticuatro bombarderos con dos cazas de escolta del Lexington y nueve aviones torpederos del junto con otros cuatro cazas escolta del Yorktown, que levantaron el vuelo diez minutos antes que los aparatos del Lexington. Los bombarderos en picado fueron los primeros en avistar a los japoneses, y aprovecharon la cobertura que les ofrecían las nubes para esperar la llegada de los Devastator. Mientras el Shokaku estaba ocupado en lanzar otras patrullas de combate, el Zuikaku se sustrajo a la vista del adversario tras una cortina de lluvia, de forma que el ataque (que comenzó a las 10:57 horas) sólo tuvo como objetivo el primer portaaviones. El resultado, pese a que los pilotos del Yorktown actuaron de forma muy coordinada, fue mediocre. El Shokaku logró evitar los lentos torpedos americanos, algunos de los cuales ni siquiera estallaron, y sólo dos bombas alcanzaron su objetivo: una, en la banda de estribor, incendió el combustible; la otra destruyó un taller de reparaciones en popa. A pesar del incendio, los aviones todavía podían tomar tierra en la cubierta, pero ya no les era posible despegar.

Los veintidós bombarderos en picado del Lexington, que salieron diez minutos después de la primera oleada, no lograron localizar el objetivo, por lo que el ataque únicamente lo realizaron los once Devastator y los cuatro aparatos de reconocimiento armados. Tampoco esta vez los torpedos dieron en el blanco; pero una tercera bomba lo alcanzó de lleno. Sin embargo, el Shokaku, con 108 muertos entre los hombres de su tripulación, no había recibido ningún impacto bajo la línea de flotación y asimismo los incendios declarados a bordo quedaron aislados rápidamente. La mayor parte de sus aviones pasaron al Zuikaku, antes de que a las 13 el navío recibiera de Takagi la orden de separarse de la formación y dirigirse hacia Truk. Aunque maltrecho, el portaaviones no se estaba «hundiendo rápidamente», como informaron los pilotos norteamericanos.

Los norteamericanos había calculado que los japoneses desatarían el ataque contra la 17ª. Task Force hacia las 11:00 horas y, efectivamente, el Lexington y el Yorktown fueron atacados durante el intervalo entre las incursiones de sus respectivas formaciones aéreas contra los portaaviones adversarios. Los japoneses empezaron a despegar casi al mismo tiempo que los norteamericanos, pero su fuerza atacante, compuesta por 18 aviones torpederos, 33 bombarderos y 18 cazas, era superior, más equilibrada y estaba mejor dirigida. Y aunque el radar americano localizó a los aviones japoneses a 70 millas de distancia, Fitch contaba con muy pocos aviones de caza para poder interceptarlos con éxito. Para la defensa no le quedó más que la artillería antiaérea de a bordo. A las 11:18 horas, la batalla -por decirlo en palabras de un marinero norteamericano- «estalló de golpe». El Yorktown, con un radio de viraje inferior al del Lexington, pudo evitar los ocho torpedos que le lanzaron, y cinco minutos más tarde, maniobrando hábilmente, escapó a un ataque de bombarderos en picado. Pero a las 11:27 recibió por primera y única vez el impacto de una bomba de 400 kilos, que penetró hasta la cuarta cubierta, aunque sin impedir las operaciones de vuelo. No obstante, las continuas maniobras para eludir los ataques, distanciaron entre sí a los portaaviones americanos, y si bien las unidades de escolta estaban dispuestas entre ambos, a intervalos casi regulares, la rotura de la pantalla defensiva contribuyó al éxito de los japoneses.

Impresionante fotografía en la que se ve el daño causado por dos torpedos en la línea de flotación del USS Lexington.

El radio de viraje del Lexington, que era la unidad mayor, tenía un diámetro de 1350 -1800 metros, contra los 900 del Yorktown. Además, el Lexington tuvo la desdicha de sufrir un ataque en «tenaza» por parte de los aviones torpederos japoneses, que aparecieron a las 11:18 horas a ambos lados de la proa y lanzaron sus torpedos desde cotas comprendidas entre los 150 y los 600 metros. Y a pesar de las hábiles maniobras de la tripulación del portaaviones, este fue alcanzado por dos torpedos, primero en la banda de babor y después en la de estribor. Simultáneamente comenzó a sufrir un bombardeo en picado, siendo alcanzado por dos bombas. Para aumentar la confusión, una explosión averió la instalación de la sirena, que ululó lúgubremente durante casi todo el ataque.

Unos 19 minutos más tarde la batalla de los portaaviones podía considerarse prácticamente terminada, con resultados casi iguales para ambos contendientes. Mas para los norteamericanos la tragedia estaba aún en su prólogo. Al principio pareció que el Lexington sobreviviría y que podría seguir combatiendo: las máquinas se hallaban indemnes y se había corregido una escora de 7 grados. Los pilotos que aterrizaban en la cubierta no tuvieron la impresión de que hubiera recibido daños verdaderamente graves. Sin embargo, pocos minutos después, a las 12:47 horas, el buque fue violentamente sacudido por una terrible explosión, provocada por la combustión de los vapores de gasolina incendiados por un grupo electrógeno que se había dejado en funcionamiento. El Lexington continuó acogiendo a bordo a los aviones, pero nuevas y violentas explosiones interrumpieron las comunicaciones exteriores. A las 14:45 horas, otra explosión, más fuerte todavía, sacudió todo el buque y desde aquel momento ya no fue posible aislar los incendios. El destructor Morris acudió en su ayuda, mientras los últimos aviones iban a posarse en la cubierta del Yorktown.

Los supervivientes del USS Lexington, son izados a bordo del crucero USS Minneapolis.

Pero cada vez resultaba más claro que la unidad estaba perdida. A las 17:10 horas Fitch dio a Sherman, almirante al mando del portaaviones, la orden de abandonarlo. El Minneapolis, el Morris, el Hammann y el Andersen participaron en las operaciones de salvamento. El trasbordo se desarrolló ordenadamente –incluso se puso a salvo el perro de a bordo- y Sherman fue el último en abandonar su buque, dejándose deslizar por un cable que pendía de popa. A las 19:56 horas, el destructor Phelps recibió la orden de dar el golpe de gracia al buque, lanzándole cinco torpedos. Y a las 20:00 horas el Lexington desaparecía bajo las aguas. La batalla del mar del Coral había terminado.

Los pilotos japoneses informaron que habían echado a pique a los dos portaaviones americanos. Y entonces Inouye, convencido de la exactitud del informe, decidió retirar el Shokaku para que fuera reparado, y asimismo ordenó que se retirase la escuadra de ataque. Aunque estaba seguro de la destrucción de ambas unidades enemigas, el prudente almirante japonés consideró necesario aplazar la invasión, porque no creía estar en condiciones de proteger a las unidades de desembarco contra los aviones aliados con base en  tierra. Yamamoto, sin embargo, no compartía sus temores y a las 24:00 horas anuló las disposiciones de Inouye, ordenándole localizar y destruir los buques norteamericanos supervivientes. Pero mientras los aparatos nipones inspeccionaban la zona, Fletcher ya estaba fuera de su alcance.

Tácticamente, la batalla fue una victoria de los japoneses, ya que aunque el 8 de mayo habían perdido 43 aviones contra los 33 de los norteamericanos, y aunque a Hara le quedaban sólo nueve aparatos operativos, sus ataques aéreos habían conseguido resultados mucho más notables. El hundimiento del Lexington, del Neosho y del Sims compensaba con mucho la pérdida del Shoho y de algunas pequeñas unidades sin importancia. Sin embargo, desde el punto de vista estratégico, la batalla del mar del Coral fue una victoria norteamericana: había fracasado la conquista de  Port Moresby, objetivo final de los japoneses. A pesar de la ocupación de Tulagi, los japoneses habían asegurado muy pocos de los objetivos previstos al principio. Además, las averías sufridas por el Shokaku y la necesidad de reorganizar las malparadas fuerzas aéreas del Zuikaku impidieron a ambos portaaviones participar en la batalla de  Midway, donde su presencia habría podido tener un peso determinante. Pero, sobre todo, la batalla del mar Coral abrió un capítulo nuevo en los anales de la guerra en el mar, pues fue la primera en la lucharon portaaviones y en la que las pérdidas se infligieron, mediante ataques aéreos. Ninguna unidad de superficie se puso en contacto, ni siquiera a la vista, con unidades enemigas.