珊瑚海海戦２日目、この日角田中将は偵察機を増やして、米機動部隊の発見に努めた。そして、偵察機発艦２時間後、ついに空母ヨークタウン・レキシントンからなる有力な米艦隊を発見した。直ちに攻撃隊が発進した。高橋少佐に率いられた艦戦３６、艦爆３０、艦攻２７の計９３機であった。

　一方、米機動部隊の偵察機もそれに遅れること４０分後に日本艦隊を発見、こちらも艦戦２１、艦爆３２、艦攻１５の計６８機を発艦させた。

　先に日本攻撃隊が攻撃を開始した。ただし、この時日本側の攻撃隊は角田中将から訓示でこういわれていた。

「いいか、空母は甲板に２，３発ぶち込めばそれで役立たずになる。だからまずは飛行甲板をダメにする事だけ考えろ。そうすれば後からどうとでもなる。また、米艦隊は輪陣形を採用しているので、対空砲火に注意せよ」

　つまり、無理して沈めることは考えるなという事であった。闘将ではあったが、角田中将は航空への造詣もあり、このような合理的な判断を出来たようだ。また、対空砲火への注意も、よく情報を勉強した結果といえよう。

　ちなみに艦隊陣形の研究は、同じく機動部隊の使い手として定評があった小沢提督や山口提督も研究したという。

　しかしながら、米国側も黙って見ていたわけではない。米軍は新兵器レーダーで待ち伏せしていた。また戦闘機隊も２対１で戦うロッテ戦法を使い、零戦に対抗しようとした。

　この作戦は図に当たり、米戦闘機隊隊長のサッチ少佐は見事零戦を撃墜している。

　しかしながら、この時米側の直援隊は零戦隊と正面からぶつかってしまった。まだ搭乗員の多くがロッテ戦法に不慣れであり、また日本側の戦闘機隊の練度も高かったため、攻撃隊の完全阻止には失敗した。

　そして戦闘機の網を逃れた艦爆と艦攻が２隻の空母目掛けて襲い掛かった。

　米海軍の対空砲火はすさまじく、艦爆９、艦攻７が犠牲になった。それでも攻撃隊の奮戦により２隻の空母はいずれも離発着艦不能となり、また駆逐艦１も撃沈した。加えてその他３隻を撃破した。

　一方、米攻撃隊は機数不足と練度不足から徹底差を欠き、空母「加賀」に２発の爆弾を命中させ、同艦を中破させるに留まった。

　ただし、この時角田中将はスコールに入るために一時的に反転した。これを見た米軍機はこれを日本艦隊撤退と判断した。しかし、日本艦隊は米軍の攻撃が終了後、再びポートモレスビーへ向かい進撃していた。一方米機動艦隊は損傷甚大のため、一番近い港で工作艦のいるポートモレスビーへの入港を目指した。