虽然美军的战斗机已经竭尽所能，却仍然无法阻止数量庞大的日军机群冲到己方舰队上空，很快就有一队队日军的一式俯冲轰炸机、甚至是零式重型俯冲轰炸机从3000米甚至更高的高度上尖啸着一头扎下来扑向美军的一艘艘航母。由于大口径高射炮完全失效，使得美军的舰队防空没能在其最容易被击落的平飞阶段击落哪怕一架，现在它们纷纷进入最难击中的俯冲阶段，纵然美军舰艇上配备的博福斯40mm高射炮与厄利孔20mm高射炮都拥有强大的防空火力，那些发现自己军舰成为攻击目标的美军官兵脸上也还是纷纷不自觉地露出了绝望之色
埃塞克斯级航空母舰的二号舰“约克城”号首先被一队俯冲轰炸机盯上，虽然它灵活地避过了前三枚重磅炸掉，但还是被第4架敌机投下的800公斤高爆炸弹准确命中，剧烈的爆炸对“约克城”号的飞行甲板造成了极大的破坏，令其至少在这场战斗中是别想再起降哪怕一架飞机了。而这只是一个开始，后面的4架俯冲轰炸机投下的炸弹中又有2枚命中，连续的猛烈爆炸几乎完全摧毁了“约克城”号的舰体，尽管靠着埃塞克斯级航空母舰出色的抗沉性而继续顽强地浮在海面上，但是这场战斗已经与它没有半点关系了，而且除非奇迹发生令美军获得此役的最终胜利，就算日本人没有将其炸沉。美军舰队在撤退前也会自己将这艘既没了战斗力、也失去行动力的巨舰击沉，以免其落入日本人之手
与“约克城”号相比，老五“富兰克林”号更加不幸，因为攻击它的是可以挂载1.6吨超重炸弹的零式重型俯冲轰炸机，一枚重达1.6吨的半穿甲航弹以恐怖的巨大动能一下子砸穿了“富兰克林”号的水平甲板，钻进舰体深处后引爆了舰上的主弹药库，声彻百里的可怕爆炸将这艘满载排水量几乎达到了35000吨的巨舰撕成了几截，由于军舰沉得太快，“富兰克林”号航空母舰上的3442人几乎全部遇难，最终获救的人数不到50人。不过值得一提的是。“富兰克林”号航空母舰也是此役中唯一一艘被日军的航弹直接炸沉的埃塞克斯级航空母舰。这充分显示出美国人愈发出色的军舰设计与建造能力。
但对于满载排水量不过15000吨的独立级轻型航母来说，设计与建造得再好，也难以令其防御增强多少。其中首舰“独立”号最为凄惨，两颗1.6吨半穿甲航弹命中的部位几乎相差无几。结果第二枚炸弹直接从第一枚打开的通道里一路钻了下去。最终将“独立”号航空母舰的龙骨炸断。令其两头翘起断成了两截，迅速沉入大海，与其一同遇难的还有舰上的1375人。
一会儿的工夫就沉了一艘重型航母和一艘轻型航母。还有一艘重型航母与被炸沉其实没多大区别，尼米兹清楚地认识到这一仗自己已经没了完胜的希望，但只要侦察机能够尽快找到日军的航母编队，这一战就还有逆转的可能，因为他相信日本的航母同样挡不住自己的舰载轰炸机，而且做到这一点甚至都不需要像日本人这样玩阴谋诡计，原因很简单，日本不但舰队防空能力比美国弱一截，航母的防御力更是差远了。