其实这样的全面开战，美军司令弗莱彻并不是那么容易就决定了，但是之前两天战局，美国海军已经接连损失了两艘重巡洋舰，日军损失更加惨重，本来还想让小鬼子做美国的二鬼子，可如果还这样拖下去，最后可能是二鬼子全部死亡，与其坐以待毙，还不如主动出击，就算是输了，也还可以说的过去，毕竟拼掉了远东军团的太平洋实力。
于是，在这次空中攻击中，日美联军可以说倾巢出动，日军第一航空战队全部战机负责主攻，美军第五航空军团负责协助作战。
可是在这次空中战斗中，离舰的美日军机，并不是都向着预想的目标飞去，整个日美联军的大机群，分为了七个编队，三百多架战机顶着烈日朝着远东海军华东航空母舰战斗群而去，但在空战爆发以后，只有五个机群参加了战斗，因为烈日当空，有些飞机实际上最后从华东编队的上空飞过，由于光线等多种原因，最后并没有发现目标，等到大机群展开战斗以后，他们才发现华东编队，但是大兵压境的优势局面，已经没有，在这些日美战机抛下炸弹时，已经开始遭到远东舰载战斗机的拦截。
这次空中战斗，双方整整打了一天，一直到暮色降临，空中的飞机都已经开始迷失方向，双方才不得不暂时打住，而在交战的过程中，双方的航母都在海上航行，最后竟然有一架日军飞机准备降落在远东海军福建号航母上。
最后要不是由于海军识别信号不同，日军战机最后被航母炮手发现，并将其中的一架击落入海，另外几架日军慌忙逃入黑夜之中，这使得双方指挥官都意识到，对方海军航母一定就在附近，不过此时这场海战的结果，已经基本定型，航空母舰之间的决斗必定在白天，但是双方的战舰却可以继续战斗到明天。
只所以说这场海战的结果已经确定，那是因为在远东z-2单翼鱼雷轰炸机攻击美国中型航母列克星顿号的时候，成功的采取运用了空中夹击战术，直接从美国中型航母列克星顿号舰首的两舷，15至55米超低空高度，距离1000至1500米投射致命鱼雷，但列克星顿号的吨位较大，海中回圈半径较大，战舰有点转弯不灵活，最后远东z-2单翼鱼雷轰炸机投射的15枚鱼雷，就有7枚击中该舰，左舷五枚，右旋两枚，最后使得美国中型航母列克星顿号动力锅炉舱有五处进水。
其实在交战中，列克星顿号真的拼命规避远东鱼雷，可是第一波轰炸的鱼雷机走后，第二波机队又开始对它进行攻击，随后又有12颗炸弹命中目标，这场航母遭遇战，最后美国中型航母列克星顿号只持续四十三分钟，但远东舰载机飞走后，燃烧中的列克星顿号航母正在下沉，而就在飞行员兴高采烈地报告夏威夷基地战果的时候，日美联军的舰载机似乎准备给美国中型航母列克星顿号报仇，最后也重创了远东海军山东号航母的飞行甲板，但是与远东舰载机毫不含糊地击沉了一艘“中型航空母艘”相比，一艘“轻型航空母舰”的甲板受创就不算什么了。
但谁也没有想到，实际上，美国海军中型航母列克星顿号，尽管由于被多枚鱼雷和炸弹击中后，开始产生7度横倾，但是该舰在调整携带的燃油之后，又恢复了平衡，并且还可以继续接纳返航的美国飞机着舰，同时一边派出舰载战斗机，进行加强航母附近的制空权。
不过最后由于大量燃油泄漏，导致美国海军中型航母列克星顿号，舰内突然发生大爆炸，最后引起大火，火势迅速蔓延以至无法控制，最后于下午17时左右，美国舰长下令全体舰员离舰，17时30分左右，美军费尔普斯号驱逐舰奉命对美国中型航母列克星顿号发射5条鱼雷，列克星顿号于17时56分沉没与珊瑚海地区，而已经降落到该舰上的36架美国飞机，也随之沉入大海，从此美国第五特混舰队，只剩下约克城号航母，尚有的轰炸机127架、战斗机32架，当时已经入夜，美军司令弗莱切已经无意再战，就率队撤离了主战场。
在这持续一天的海空战斗打下来，双方可以说都是精疲力竭，据不完整统计，远东海军损失七艘华夏级驱逐舰，三艘百川级巡洋舰，两艘南海大战中缴获的法国老式战列舰，山东号航母因为甲板损伤过于严重，只好携带十余架舰载机撤出战斗，前往阿拉斯加州船务进行修复。
美国海军同时损失明尼阿波利斯号、新奥尔良号2艘重巡洋舰，费尔普斯号、杜威号、法拉格特号、艾尔温号四艘驱逐舰，而日军最惨，损失了几乎所有的水面战舰，只剩下了最后一艘航空母舰翔鹤号，但也不是小鬼子不要命的猛攻，远东海军也不知至于损失了十二艘战舰，这样的数字直接成为远东海军历史上，在海战中损失最大的一次。
同时损失的战机数量也不小，远东海军损失z-2单翼鱼雷轰炸机7架，歼-11、歼-13合计35架，而美国海军在空战中损失p-5、p-6战斗机61架，b-92轰炸机3架，日军损失战机27架，双方一共损失133架各类战机。
这样的数据统计出来以后，自然就将珊瑚海之战的命运画上了注定，虽然在战前，远东海军航空母舰战斗群，外加夏威夷基地的战机，最多只拥有250余架，而日美联军合计550余架，可是在几天的硬战打下来，美国只剩下约克城号200架战机和小日本翔鹤号50架战机。
而远东军团还拥有200架战机，这样的数据可能摆在之前，日美联军还有一拼的想法，但是几天打下来，他们已经知道了远东海军航空母舰战斗群的实力，再加上这场战斗，准确的暴露了一个问题，那就是远东海军可以说指哪打哪，而日美联军有时候，自己都觉得指挥系统很乱。
关于日美联军发现了他们的通信，已经被远东军团破解，这一点此时的远东指挥官李东华一点也不在乎，因为在第三天的迎战中，他已经成功的将天平打破，以后就算是没有准确的敌情，他也能将日美联军打趴在珊瑚海。