尼米兹将军和他的参谋部暂时同意罗彻福特的估计。并在此基础上判断，日军为控制新几内亚东部，可能要占领澳大利亚在珊瑚海的莫尔斯比港基地。因为从那里起飞的轰炸机不仅可以到达新几内亚尾部，而且还可到达日军在拉包尔的基地；关于太平洋未来的战斗，日军可能进攻阿留申群岛、珍珠港或中途岛。不管日军的最终目标是哪一个，它似乎不可能绕过美国在中太平洋最西边的坚强前哨基地中途岛。为此，尼米兹确定了一条基本原则，他决不为防守新几内亚而去冒险，免得将来无法对付日军在太平洋的攻势。
4月中旬，设在澳大利亚的科雷吉多尔无线电情报站估计，日军运输船队由轻航空母舰“祥凤”号护航，和可能是在两艘参加过袭击珍珠港的老航空母舰“翔鹤”号及“瑞鹤”号作战编队的支援下，将很快进入珊瑚海。为此，尼米兹立即派军舰于5月1日进驻珊瑚海。虽然日军早已制定好了作战计划，但实际上美军是比日军早进驻珊瑚海的。
哈尔西率领着他的“企业”号和“大黄蜂”号两个航母大队于4月25日返回了珍珠港。哈尔西得到5天的时间用于保养军舰，然后受命开赴珊瑚海。
预料入侵莫尔斯比港的部队所走的路线，是从拉包尔出发，然后拐向巴布亚顶端的卢伊西亚德航道；蓝色铅笔标出将要会合的美国部队，菲奇海军少将的“列克星顿号”，将在珊瑚海上一个标作“巴特卡普角”的地点，同弗莱彻海军少将的“约克城号”会合。从夏威夷往西行驶，但离会合地点还有大约两千英里的，是哈尔西海军中将指挥的两艘航空母舰特遣舰队。
由弗莱彻统一指挥的“约克城”号和“列克星顿”号两个航空母舰编队于5月1日在珊瑚海东南海域集结。
于是，海战史上有名的珊瑚海海战即将于5月3日打响。
5月3日，弗莱彻将军得知日军已在图拉吉登陆。于是他留下“列克星顿”号航空母舰编队补充燃料，其各飞行中队作为增援部队，防备日本舰载机从背后偷袭。他亲率“约克城”号航空母舰编队以26海里的速度北上。
5月4日拂晓，“约克城”号航空母舰到达瓜达卡纳尔岛西南约一百英里的海面。5月4日6点15分，“约克城”号上的攻击部队起飞。第一批是十八架道格拉斯SBD侦察轰炸机，紧跟着起飞的是十八架道格拉斯BD俯冲轰炸机，每架携带一颗一千磅炸弹。最后一批飞机起飞的是十八架道格拉斯TBD鱼雷机，这种三座飞机每架携带一条533毫米鱼雷，差不多有2000磅。
飞机飞越瓜达尔卡纳尔岛的群山对图拉吉地区进行了连续的空袭。但是飞行员未能协同攻击，而且，当他们从一万七千英尺的冷空俯冲到潮湿的低空时，挡风玻璃上的雾气妨碍他们看清目标。只有一艘驱逐舰、一艘布雷艇和一条运兵船被击沉。
不过，这次突然袭击迫使日本登陆部队撤走。但失误是美军航母就过早地暴露了实力。4日晚，弗莱彻南返。5日加油。6日弗莱彻将自己的航母大队正式编为第17特混编队。其兵力部署是：
突击大队，编成由5艘巡洋舰和5艘驱逐舰组成，由金凯德海军少将指挥。
支援大队，编成由3艘巡洋舰和2艘驱逐舰组成，由格赖斯海军少将指挥。
航空母舰特混大队，编成由2艘航空母舰（“列克星顿”号，“约克城”号）和4艘驱逐舰组成，由菲奇海军少将指挥。菲奇将军在指挥航空母舰作战方面具有丰富的经验，由他担任航空作战的战术指挥。
突击大队和支援大队的巡洋舰和驱逐舰为两艘航空母舰组成环形警戒幕。
■ 海战打响
5月6日的上午，高木海军中将率领的日本“翔鹤”号、“瑞鹤”号航空母舰突击部队业已绕过所罗门群岛的东南端，游弋于珊瑚海，但是并没有发现目标。7日拂晓，从航母上起飞的侦察机发来报告，在舰队以南大约160海里处，发现包括1艘航空母舰在内的美特混舰队。“翔鹤”号和“瑞鹤”号的攻击部队共78架轰炸机、鱼雷机和战斗机立即起飞前往突袭，可是当日军飞行员杀气腾腾地飞抵侦察机报告的地点时，发现所谓的“特混舰队”不过是美国的一艘驱逐舰和一艘大型油船。日军对这两艘船进行了猛烈攻击。为油船护航的“西姆斯”号驱逐舰几分钟内挨了3颗炸弹，迅即沉没，“尼奥肖”号中了7颗炸弹和几颗鱼雷，引起大火，完全丧失了航行能力。由于油轮巨大的贮油舱已经被抽干，所以起到了密封舱的作用，强大的浮力竟使它得以幸存下来，而且还设法救起了驱逐舰的落水者。直至第5天，全部船员被其他军舰救走后，早已破烂不堪的“尼奥肖”号才最终自沉了事。
高木突袭“敌航空母舰”假目标所带来的直接后果是，放过于真正的美国航空母舰，致使没有受到空袭的弗莱彻掌握了航母大战中先发制人的宝贵战机。当“翔鹤”号、“瑞鹤”号上的舰载机群起攻击油轮时，美国侦察机在太平洋战争中第一次发现日本航空母舰，弗莱彻海军少将决心抓住这一战机，痛歼日本人。未等侦察机返航，24架鱼雷攻击机、36架俯冲轰炸机就已从“列克星敦”号上出击，由16架战斗机掩护，直扑目标。10时20分，在突击机群最前面的俯冲轰炸机中队长汉密尔顿发现，前方碧波粼粼的海面上有一道道白色航迹。随即便认出这正是“祥凤”号轻型航空母舰。11时许，机群开始集中攻击“祥凤”号，13颗炸弹和7颗鱼雷使轻型航母顿时变成一片火海，不到半小时它便冒着浓烟沉入海底。随后弗莱彻怕已经暴露了自己航空母舰的位置而招致报复，便决定暂不发动第二攻击波。
日军对于错过了首先打击美国航空母舰的良机并不甘心，高木舰队的航空兵指挥官原海军少将不顾天色将晚，再次派出攻击机群寻歼美国航空母舰。他挑选出擅长夜战的飞行员，驾驶27架轰炸机和鱼雷机于黄昏时分出发，向美国航空母舰可能所在的方位飞去。由于天空云层较厚，又加上夜色越来越深，日军没能发现弗莱彻的舰队就返航了。但不幸的是，返航途中，碰上美军已升空截击的战斗机群，在混战中被击落8架鱼雷机和1架俯冲轰炸机。剩下的日机仓皇逃跑，在慌乱中竟把美国的航空母舰误认为自己的母舰。领队日机朝着“列克星敦”号开始进入降落航线，不断发出识别信号，准备降落。恰在这时，已收回大部分战斗机的美航母舰员吃惊地发现天空中竟仍有大批飞机在盘旋，而且一些飞机没有遵守降落规则，打开了航行灯，这才意识到它们是日军飞机。美舰队随即开火，日军飞行员如梦初醒，赶紧关闭航行灯，钻进漆黑的夜空飞走了。就这样，偷袭也没成功，原海军少将派出的27架飞机只有6架安全返航。
5月7日这天晚上，弗莱彻和高木都已知道了对方的位置，并曾审慎地考虑过是否用水面舰艇进行夜袭，但由于双方都怕削弱自己的警戒兵力，因此珊瑚海的决战延至翌日。夜间，弗莱彻指挥第17特混舰队首先向南，尔后向西规避；与此同时，高木则向北航进。种种迹象表明，5月8日天明后，一场势均力敌的航空母舰恶战必将来临。
■ 恶战珊瑚海
日美双方各拥有2艘大型航母，菲奇海军少将有舰载机121架，原海军少将有122架。美军在俯冲轰炸机方面占优势，日军则在鱼雷机方面占优势。美航空母舰装有雷达，不过，这个有利条件被具有丰富战斗经验的日军飞行员和远比美军战斗机优越的日本零式战斗机的长处抵消了。然而气象条件对日本人有利，弗莱彻由于彻夜南行，离开了风雨交加的海域，8日所处位置天气晴朗，而日本军舰仍在不时有滂沱大雨的密云区活动，便于隐蔽机动。
5月8日拂晓，日美双方都争先恐后地派出侦察机，对周围海域仔细搜索，8时刚过，双方的侦察机几乎同时发现对方。8时22分，史密斯海军少尉驾驶的侦察机，向东北方向飞完225海里的规定航程后，又飞行一段90度直角航线，在返航航线上发现了高木舰队，他激动地用无线电报告：“2艘敌航空母舰，4艘巡洋舰，航向120度，航速120节，东北175海里。”在附近的侦察机中队长狄克逊海军少校闻讯赶来，只见大块低云下是一道飘移不定的柱状雨幕，有的地方从海面到2000米上空能见度几乎为零。正在为此愁眉不展时，突然，狄克逊从云隙中窥见了敌航空母舰，于是补充报告说：“敌舰队距离200海里。”但这时，弗莱彻并没有立即下令攻击，而是等了一会儿，看看在其他位置还有没有日军。直到9点，弗莱彻才决定出动2艘航母上的所有作战飞机，去攻击狄克逊一直监视着的那支日本航母舰队。
这时，“约克城”号航空母舰上起飞的24架俯冲轰炸机于10时30分许首先发现正以疏开队形航进的高木部队，就在美俯冲轰炸机群借助云层的掩护等待鱼雷机队到来的间隙，“瑞鹤”号航空母舰一转身便消失在暴风雨之中，“翔鹤”号成了美机的唯一攻击目标。可美军的鱼雷航速低，很容易规避，“约克城”号的9架鱼雷机无一命中，倒是俯冲轰炸机先拔头筹，投中两颗炸弹。“列克星敦”号的突击机群比“约克城”号晚出动10分钟，布雷特海军少校率领的11架鱼雷机在接近高木舰队水域时，遭到在远处警戒的零式战斗机的拦截。鱼雷机立即躲进云层，4架护航的战斗机上前迎敌。几秒钟内，灵活的零式机就击落了3架美军战斗机。布雷特率鱼雷机队奋勇直前，途中碰到了奥尔特海军中校带领的4架侦察轰炸机，于是合兵一路，开始搜索洋面。暴雨和阴云把日本舰队遮盖的严严实实，直到近11时，他们才发现“翔鹤”号航空母舰。几分钟后，布雷特的鱼雷机队开始发起攻击，结果仍同“约克城”号鱼雷机队一样，一雷未中。不过他们有效地吸引了日舰队的高射炮火，使奥尔特的4架侦察轰炸机得以较顺利地投弹，“翔鹤”号再次被击中。这3颗炸弹严重破坏了“翔鹤”号的飞行甲板，使其再不能收容飞机，只得无可奈何地返回特鲁克基地。
几乎在美国突击机群起飞的同时，日军也有70架攻击机和20架战斗机离舰，直扑第17特混舰队。当然，这一消息，美军“列克星敦”号航空母舰舰长谢尔曼海军上校早已通过雷达知道了。为此，已命令两艘航空母舰转向顶风，让留在甲板上的剩余飞机全部起飞。但是谢尔曼意识到，现在敌我双方的突击部队都在飞向目标，要挡住日本人的攻击是不可能的。11时13分，在美舰高射炮火和战斗机的猛烈抗击下，日机群开始了攻击。几分钟后，一条鱼雷命中“列克星敦”号左舷前部，剧烈的爆炸使创口喷出一股夹着海水的巨大火舌，航空母舰整个舰身都抖动起来。不一会儿，又有一条鱼雷几乎在同一位置爆炸，“列克星敦”号3个锅炉舱进水。日俯冲轰炸机同时开始了攻击，一颗重磅炸弹正好落在左舷前炮位3门127毫米高炮的中间，一下子把防空炮火打哑了，炮手非死即伤。随即，一颗小型航弹命中“列克星敦”号烟囱。日机的整个攻击行动持续不到10分种便结束了，“约克城”号奇迹般地避开了敌机发射的鱼雷，仅仅中了一颗炸弹，虽然炸弹穿透了飞行甲板，在下面的储藏室爆炸，炸死多人，但航空母舰的航行能力和航空作战能力未受影响。
“列克星敦”号尽管多次遭到日军袭击，左舷许多被破坏的隔舱进水，引起舰体横倾。损管队把重油从左舷油舱抽到右舷空油舱后，很快，“列克星敦”号便恢复了平衡。经过抢修，舰上16台主锅炉全部正常工作，航速仍可达到24节，对完成攻击任务返航归来的飞行员来说，母舰依然完好无损，可以接收飞机。美军已经赢得了这次战斗的胜利，两艘航空母舰均未受到致命创伤。但是，日本航空母舰“翔鹤”号失去了战斗力。
但是就在“列克星敦”号一边接收飞机，一边随队继续北进，准备下午再发动一次攻击。突然，12时47分，“列克星敦”号甲板下面发生爆炸，20分钟后，又发生了更大的爆炸。这两次爆炸引起了巨大的火灾，火势迅速蔓延开来。原来，发电机进出的电火花溅到了从破裂油管里漏出的汽油上，造成了灾难。大火越烧越旺，爆炸的强度和频度随着时间的推移不断增加。13时50分，主电缆被烧毁，舰内几千只照明灯的电源被切断，全舰一片漆黑，水兵们只好用手电筒在黑暗中与烈火搏斗。14时30分，一次猛烈爆炸毁掉了锅炉舱和轮机舱的通风系统，舱内气温由摄氏40度陡升到70多度，有的人承受不住昏倒。16时，谢尔曼舰长下达了锅炉熄火和放弃机舱的命令，当主锅炉里高压蒸汽从烟囱放掉时，排汽的长啸声势如排江倒海，大得吓人。火势已无法控制，威胁到弹药舱里的20颗重磅炸弹和48颗鱼雷，可怕的毁灭性爆炸随时都可能发生。大约17时，谢尔曼舰长下令所有在下面的人员都上来，弃舰转移。18时30分，被遗弃的“列克星敦”号又发生了大爆炸，显然那些炸弹和鱼雷被引爆了，冲击波把困在飞行甲板上的飞机和大块钢铁构件抛向数十米空中，火柱夹着浓烟直冲云霄。19时15分，弗莱彻命令舰队停止北进，转而向南转移，驱逐舰朝着“列克星敦”号残壳发射了5颗鱼雷。就这样，“列克星敦”被废了。
日方的原海军少将根据返航飞行员的报告，对战果作了非常乐观的估计：2艘美国大型航空母舰被全歼。然而，坐镇拉包尔指挥全局作战的第4舰队司令长官井上海军中将却认为“瑞鹤”号航空母舰现存的航空兵力太少，难以掩护登陆部队不受盟军岸基飞机的攻击。于是，他下令高木航母突击舰队撤离战场，莫尔兹比登陆作战推迟，海上待机的运输船队返回拉包尔。5月8日当晚，日海军联合舰队司令部收到井上的报告，山本司令长官对第4舰队未去扩大战果大为恼火，立即严令井上继续寻歼美军的残余部队。高木海军中将奉命改变航向，向南向东搜索前进，但弗莱彻早已远远离去，再也追赶不上了。
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珊瑚海海战是海战史上第一次航母之间的较量，也几乎是太平洋战争中最公平的一役，其中基本反映出双方的战斗力。从战术上看，珊瑚海海战可以说是日军略胜一筹。日军以损失1．2万吨“祥凤”号和在图拉吉岛外围被击沉几艘小舰的较小代价，换取了击沉“尼奥肖”号、“西姆斯”号和3．3万吨大型航空母舰“列克星敦”号的胜利。然而从战略上看，则是美国赢得了胜利。开战以来，日军的武力扩张第一次遭到遏制，进攻莫尔兹比港的作战计划只得向后推迟。这极大地鼓舞了处于逆境中的盟国军民的士气。经过珊瑚海海战，第5航空母舰大队不能重返南云部队，这也对日后的中途岛海战产生了不小的影响。
一个具有决定性深远意义的胜利。