1942年5月8日拂晓，美国和日本航空母舰都争先派出侦察机，因为指挥官心里明白，此战胜负取决于能否先查明对方位置。
几小时后，美国“列克星敦号”的史密斯海军少尉驾驶的侦察轰炸机，经过一番侦察后终于发现了日本高木率领的“瑞鹤号”和“翔鹤号”突击部队。
他用无线电向上级报告对方舰艇的位置：
2艘敌航空母舰，4艘巡洋舰。航向120度，航速20节，位置在东北175海里。
两支庞大的舰队终于都找到了搜寻已久的对手，恶战就此爆发。
9时至9时25分，美航空母舰的突击机群，在战斗警报声中被蒸汽弹射装置弹入空中，“约克城号”航空母舰第一批起飞的飞机为39架：两架战斗机掩护24架俯冲轰炸机，4架战斗机掩护9架鱼雷机，各机群之间保持5至10分钟的间隔，风驰电掣般地扑向日航空母舰。
10时32分，当美机飞临时，日舰队开始疏散躲避，狡猾的“瑞鹤号”迅速驶入雷雨区，借雨幕得以逃之夭夭。“翔鹤号”则转舵逆风航行，企图让舰载战斗机升空应战，此举使其成为美机群的主攻目标。
10时57分，在泰勒少校的指挥下，美鱼雷机和俯冲轰炸机实施攻击，“翔鹤号”舰首先中1枚炸弹，引起汽油燃烧，随后舰尾又中1枚炸弹，大火蔓延至飞行甲板。滚滚升起的浓烟烈火，为后来编队中被日本“零式”战斗机拦截而失去目标的美机提供了信号。11时40分，又有21架美机飞临“翔鹤号”上空，第二次攻击随即开始。4架美军俯冲轰炸机冒死降至760米处才开始投弹，结果“翔鹤号”再中1枚炸弹。这时，该舰已连中3枚炸弹，飞行甲板报废、108人死、40人伤。13时，由于“翔鹤号”失去了作战能力，高木只好令其撤出战斗。但美国人赢得并不轻松：美军的4架侦察轰炸机和两架战斗机在返航途中，遭到10多架“零式”战斗机的有力拦击，最后全部被击落。至此，美军也付出了30多架飞机的代价。
就在美军飞机向日本航空母舰上倾泻炸弹的同时，“列克星敦号”和“约克城号”也遭到日本舰载机的猛烈攻击，这是怎么回事呢？原来，美机起飞之时，正是日机出发之时。
于是，另一场大的攻击战开始了。
当时，美军的两艘航空母舰，同在一个环形警戒序列之中，规避运动逐渐使两舰之间的距离加大，这样就削弱了警戒，这无疑对日军极为有利。
“列克星敦号”和“约克城号”除了进行蛇形运动外，还不时驶出编队中心，以便让掩护它们的飞机起降。而袭击日舰的飞机起飞以后，“列克星敦号”还留有9架战斗机和8架侦察轰炸机以防不测，“约克城号”则掌握8架战斗机和8架侦察轰炸机。
至10点55分，“列克星敦号”的雷达突然发现在距离68海里处有大批日机从东北方向飞来，两舰开始转向，让留在飞行甲板上的全部飞机起飞，总共17架战斗机和16架侦察轰炸机，由“列克星敦号”统一指挥。
但与日军70架强大的攻击机相比，美军的空中警戒力量毕竟太弱了。
在战斗前，只有3架美机得以拦截敌机，且马上就被日机群吞没。日军飞机分成3个机群，两个是鱼雷机群，一个是轰炸机群，它们冒着美舰高射火炮和战斗机的猛烈火力，开始了凶狠的攻击，最先遭到攻击的“约克城号”成功地避开了日机发射的鱼雷，左冲右突，在密集的弹雨中奇迹般地仅中1枚炸弹。
这枚炸弹在下面的储藏室里爆炸，炸死37人，炸伤多人，但幸运的是航行能力和航空作战能力并未受到影响。
比“约克城号”吨位大，但机动性能差些的“列克星敦号”的命运就要悲惨得多了。它在日鱼雷机从舰两舷夹击下，屡屡遭到重创，一枚鱼雷命中其左舷前部，剧烈的爆炸使船舷喷出一股夹着海水的巨大火舌，接着整个“列克星敦号”猛然一抖，在同一位置又中了一枚鱼雷，航空母舰顿时被滚滚的浓烟覆盖。
与此同时，日军俯冲轰炸机也紧紧咬着受伤的猎物不放，一颗重磅炸弹正中左舷前炮位3门127毫米高炮，将那里的火炮全部炸哑。随即一颗小型炸弹又命中了“列克星敦号”的烟囱。这艘航母此时已经被炸得面目全非，惨不忍睹了。整个攻击持续不到10分钟便告结束，海面瞬时就安静了下来，剩下的只有海面上燃烧的军舰和飞机碎片。
重伤的“列克星敦号”倾斜着舰身，可以看出，是舰内已起火。但值得庆幸的是，主机照旧能提供所需的速度，航速仍可达24节，飞行甲板完好，对完成攻击任务后返航的飞机来说，母舰上仍然可以降落。