太平洋舰队与游击舰队的距离因为哈尔西的命令而持续缩短，所以虽然日军发现美军很晚，但因为距离缘故与攻击机群速度快于美军，日军第一攻击波大概是在11时45分飞抵美军头顶的。
看到日机出现，无论尼米茨还是哈尔西都大吃一惊，他们根本没料到日军会如此袭来，他们甚至还没有收到完整的第一次攻击波战报。
主持进攻的江草隆繁也不清楚机动舰队面临的情况，还是准备稳扎稳打。
日军攻击机群包括29架彗星改，26架天山改和29架零战改——要不是当初冢原留了20多架飞机，第一攻击波的实力还没有这么强。
面对美军激烈的炮火和F6F战斗机们的拦截，零战改率先冲过去，然后彗星改从高空凌空扑下，第一个目标就是体积最大、看上去最新而且还挂着旗舰旗的埃塞克斯号，一共6架俯冲轰炸机冲过去。
埃塞克斯号的成员算是美军中为数不多的老手，巧妙避开了这些炸弹，甚至还用高射炮击落了2架彗星改——对埃塞克斯号的进攻失败；
在彗星改、零战改吸引敌军火力后，天山改们扑到低空，开始以扇形面释放鱼雷，由于美军忙着对付中高空威胁，对低空威胁有所忽略，11时50分，日军取得第一个战果，新加入太平洋舰队不满2个月，某些部位连油漆都还没有彻底干透的波士顿号重巡洋舰（巴尔的摩级）被三条鱼雷炸成两段沉没。这是波士顿号求仁得仁的结果——因为他为萨拉托加号航母挡了抢。
2分钟后，比波士顿号更新的兰利号轻型航母（独立级），吃到2颗炸弹，后半部舰体完全被炸开，损管无论如何也挡不住，舰长只能命令弃船；
在第三波天山改攻击中，新墨西哥号再次充当人肉沙包，替萨拉托加号挡下2条鱼雷，这艘战列舰进水4000余吨，倾斜超过11度，航速下降到不足14节。
一直没有进攻，在等待最好机会的江草隆繁瞅准空档，率领6架舰爆一起扑下去，对准萨拉托加后半部甲板发起进攻，这艘船扭来扭去，最后依然吃到了一颗炸弹——而且中弹位置与翔鹤号非常接近，同样在后半部分，升降机被变形的钢板卡死。
“报告，兰利号沉没，萨拉托加号丧失大部分起降能力，新墨西哥号重创，防空战斗机损失21架……”
哈尔西脸色铁青地听取了战况报告，问道：“第一攻击波战况如何？”
“进攻机群损失严重，可能只返回近30架飞机，重创翔鹤号，中创瑞鹤号和一艘轻空母，具体型号不详。”
“第二攻击波呢？”
“即将发起进攻。”
12时03分，就在日军第一攻击波全面返航时，机动舰队迎来了美军第二攻击波，这次前来进攻的美军飞机数量比第一次略少，但因为防空战斗机也有所减少，所以第二轮袭击的力度同样不可小觑。
这一波美军攻击机群一眼就看到了冒着浓烟前进的翔鹤号，他们认为这艘船已差不多了，便将目标对准了其他方面，第一个遭殃的是博尔扎诺号轻型航母，这艘半路出家的航空母舰被连续命中2颗1000磅重的航空炸弹，最终宣布无力挽救而放弃。
由于贝亚恩号航母看上去比其他轻航母体积更大，美军攻击机群认为这至少是一艘中型航母，虽然他们认不出具体型号是什么，但不妨碍他们把鱼雷和炸弹朝贝亚恩号上招呼，贝亚恩号速度不快，好不容易躲过了头顶的炸弹，却中了一条鱼雷——万幸法国人虽然造航空母舰不靠谱，船体质量还凑合，居然损管成功漂浮在海上，只不过进了2000多吨海水，速度减慢到了12节。
去进攻瑞鹤号的美军机群遭到了零战改们的强烈狙击，结果没有一颗炸弹投中瑞鹤号，只吃到了2颗近失弹。
12时17分，美军第二攻击波退走，这一轮日军损失了19架零战改，美军损失了14架SBD，12架TBF和17架F6F，交换比不到3:1。
听到第二攻击波击沉一艘轻空母、重创一艘中型航母的消息，埃塞克斯号舰桥内一片欢腾，但听说脱离战场的又只有30余架飞机，哈尔西、尼米茨不由得脸色沉重——这意味着载机数超过200架的太平洋舰队在第一轮进攻最后，损失了一半以上的进攻力量，现在剩余的飞机全部加起来才堪堪凑足1艘埃塞克斯号。
重大的决策摆在了哈尔西和尼米茨面前，是就此撤走还是留下来再打一轮？
从目前的交换比来看，虽然美军明显吃亏，但如果刨除A舰队自杀性的损失，B舰队其实损失与日军基本相当：舰队航母重创一艘（翔鹤号vs萨拉托加号），轻型航母损失一艘（博尔扎诺vs兰利号），战列舰舰重创一艘（榛名号vs新墨西哥号），剩余的无非是日军贝亚恩号中创，美军沉没了一艘巴尔的摩级重巡洋舰。这种可贵的、几乎难得一见的交换比是用A舰队6艘轻航母，上百架飞机换回来的——也就是美国土豪有这个资本挥霍。
哈尔西用眼神向尼米茨示意，留下还是再打一次？
“我们还能调集多少后备飞机？”