就在日军航母上的后勤兵正手忙脚乱的挪运甲板上的飞机、弹药，迎接返航飞机降落的时候，他们的噩梦出现在了天空中——美军舰载机编队杀到了。
？ 因为距离和飞行速度原因，第一批出现在日军舰队上空的是从大黄蜂号航母上起飞的15架TBD蹂躏者鱼雷轰炸机。
这15架飞机来的正是时候，之前为日军舰队护航的零式战斗机编队因为燃油耗尽，已经全部返回到了航母上，而新的护航编队还没有起飞。这就意味着日军舰队此时已经完全失去了空中掩护。
这支美军轰炸机编队的指挥官沃尔德伦少校见状，立刻抓住时机带领机群向日军舰队发起了攻击，他本人更是架着座机一马当先的向加贺号航母俯冲而来。
可惜，虽然没有零式战斗机拦截，但日军那排名世界第二的舰载防空火力仍然让美军机群的攻击化为了泡影。
都不用南云忠一吩咐，日军各舰舰长在发现美军飞机的同时就已经下令让舰载防空武器开火了。数百们127毫米口径速射炮、25毫米口径三联装高射炮和13.2毫米口径防空机枪顿时在天空中织出了一张密集的火网。
在漫天的硝烟中，那15架蹂躏者鱼雷轰炸机不停被激射而来的防空炮弹击中，或凌空化为火球，或带着黑烟一头栽进了海中。仅仅5分钟，这支鱼雷轰炸机编队便全军覆没，包括沃尔德伦少校在内的30名美军飞行员全部阵亡。他们用自己的生命向日军证明了，美利坚合众国军人誓死作战的坚定信念。
而且，美军这波攻击机群的覆没并不意味着战斗的结束，相反，真正的战斗才刚刚开始。
就在最后一架蹂躏者坠入海中的同时，一样从大黄蜂号航母起飞的36架SBD无畏式俯冲轰炸机就出现在了天机。
他们刚一出现就立刻分成俩队，挂载者航空炸弹的18架无畏式在指挥官沃尔特的率领下在空中划出了一个巨大的弧度，准备绕道日军舰队背后进行俯冲投弹。另外那18架挂载了鱼雷的无畏式则是加速继续猛冲，并提升高度准备投放鱼雷。
日军舰载防空武器射出的子弹、炮弹，再次让日军舰队上空出现一张密集的防空火网，刚刚起飞的20余架零式战斗机还没来得及组成编队，就朝着正在绕圈的美军机群飞去——除了距离近之外，这些带着鱼雷的战机，和那些挂在航空炸弹的无畏式相比，显然更具有威胁性。
不出日军所料，携带航空炸弹的无畏式飞行编队虽然顺利的来到了日军舰队的后方，并对苍龙号航母发起攻击，却在对俯冲投弹时，遭到了日军防空火力的毁灭性打击。18架飞机成功接近苍龙号的只有寥寥的三架，不过三名美军飞行员却都拿出了视死如归的勇气，在日军防空炮火的猛烈攻击下，架着飞机向苍龙号发起了自杀性攻击，只可惜，他们投出的航弹全部近失，除了在海面上炸出了3个巨大的水柱外，并没有给苍龙造成任何伤害，而这三架飞机却被苍龙号的防空炮火近距离的打成了火球。
另一面，那18架挂在了鱼雷的美机编队的境遇也好不到哪去，机动力极强的零式敏捷的游走于美机编队的周围，不断有无畏式轰炸机，被零式射出的20毫米机炮炮弹打成火球。没一会，18架无畏式俯冲轰炸机就都变成了碎片，消散在风中。用去打最大时速只有300公里的无畏式，这不是空战，这是在屠幼！
这51架美军飞机前赴后继的自杀性攻击，让南云忠一意识到己方舰队的位置暴露了，他一面向山本五十六发电，请求跟在后面的主力舰队立刻向他靠拢，一面敦促后勤人员加快速度给已经返航的飞机装弹，好让这些飞机尽快向美军舰队发起攻击——“只有进攻才是最好的防守”，这是所有日本海军将领的座右铭。
虽然美军飞机的这两波攻击全都以失败告终，但这也为后续机群创造了发动最后一机的机会。
9点10分，日军舰队东北方向的天空中出现了大批美军机群——从企业号和约克城号起飞的140架飞机终于抵达。
已经增加到40余架的零式护航机群呼啸着向美军机群冲去，机群中的40架F4F野猫战斗机立刻迎战。
双方在距离日军舰队两海里的空中爆发了激战。借着零式战斗机被己方战斗机纠缠住的机会，剩下的100架SBD无畏式俯冲式轰炸机和TBD蹂躏者鱼雷轰炸机迅速向日军舰队冲去。
此时，正在转向的日军航母正好处于迎风的方向，甲板上的零式战斗机根本无法起飞。美军的机群轻而易举的接近了日军舰队，然后后分为四个编队，顶着日军的防空火力，对日军航母同时展开攻击。
不过此时却发生了一些意外，本应带着18架无畏者俯冲式轰炸机攻击加贺号航空母舰的麦克拉斯基少校因为是战斗机飞行员出身，不熟悉俯冲轰炸的程序——按照美国海军航空兵规定，挂载航空炸弹的俯冲轰炸机应该先攻击距离较远的敌舰。可他却带着编队朝着距离近的赤城号航母冲了过来。
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