日机对约克城号左舷投射8条**，均被该舰避开。
在随后轰炸机队开始对约克城号俯冲投弹。
有一颗800磅的**击中了该舰舰桥附近的飞行甲板，但仍能继续战斗。
日**机队攻击列克星敦号时，成功地运用了夹击战术，从该舰舰首的两舷、15-70米高度、1000-1500米距离投射**。
列克星敦号由于吨位较大，回圈半径较大，转弯不灵活，日机投射的13条**中有2条击中该舰左舷，使其锅炉舱有三处进水。
列克星敦号正在拼命规避**时，日轰炸机队又开始对其进行攻击，又有2颗**命中目标。
这场遭遇战只持续十三分钟，日本人飞走的时候，兴高采烈地报告他们替前一天祥凤号的失败报了仇，毫不含糊地击沉了一艘"大型航空母舰"和一艘"中型航空母舰"。
实际上，列克星敦号尽管由于被**和**击中，产生7度横倾，但该舰调整燃油之后，恢复了平衡，继续接纳返航的飞机着舰。
同时为战斗机加油加强制空。
但由于燃油泄漏，列克星敦号舰内突然发生爆炸，并引起大火，火势迅速蔓延，以至无法控制。
下午15时左右，舰长下令全体舰员离舰。
17时许，费尔普斯号驱逐舰奉命对其发射5条**，列克星敦号于17时56分沉没。
已经降落到该舰的36架飞机也随之沉入大海。
美第17特混舰队约克城号上虽然尚有轰炸机和**机27架、战斗机12架，但已入夜，弗莱切无意再战，遂率队撤离战场。
第二天，瑞鹤号的飞行员为追击美舰再次进行侦察巡逻时，海上只有列克星敦号的残骸了。
珊瑚海海战是战争史上航母编队在远距离以舰载机形式首次实施交战，双方军舰都没有碰面，也几乎是太平洋战争中最公平的一役，双方都是突然相遇，基本反映出双方的战斗力。
双方各自损失了一艘航母和一艘驱逐舰，但美国失去了大型航母列克星敦号，而日本仅损失了祥凤号轻型航空母舰，飞机方面日本损失飞机77架，美国损失66架，这使日本在战术上获得小胜，但却没能达成预定目标。
这是一场历史上从未有过的海战，双方舰队都是在双方视距之外进行交战的。
从战术上看，珊瑚海海战可以说是日军略胜一筹。
虽然日军飞机和伤亡人数多于美国，但他们以损失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。
虽然从数字角度来看，美国的损失比较大，但美军成功挫败了日军继续南下的企图，因此这场海战的最大赢家仍然是美国，日本海军不可战胜的神话第一次遭到了沉重打击，珊瑚海海战是太平洋战场上战局发生逆转，进入战略相持阶段的标志。