В результате налета пикирующих бомбардировщиков два японских авианосца затонули сразу же, а с пылающего корпуса третьего в тот же день пришлось эвакуировать экипаж. Для американцев то было замечательное достижение, особенно если учесть, что два эскадрона пикирующих бомбардировщиков вместе с эскортировавшими их Wildcat были направлены не в ту сторону и не приняли участия в схватке. Все десять истребителей из эскадрильи Hornet растратили топливо и приводнились, так и не обнаружив противника, а 35 бомбардировщиков с того же корабля приземлились на Мидуэе, не попав к месту сражения.
Японцев обозлила потеря авианосцев, и свою досаду они срывали на всех попавшихся под руку американцах. Двадцатитрехлетний пилот бомбардировщика, чикагский уроженец Уэсли Осмус был замечен с палубы эсминца, извлечен из воды, и взвинченный японский офицер тут же подверг его допросу, угрожая саблей. Ближе к закату японцы утратили интерес к пленнику, отвели его на ахтерштевень и принялись рубить пожарным топориком. Истекая кровью, несчастный цеплялся на поручень, пока ему не перебили и пальцы, и тогда он свалился в море. Культ жестокости в японском флоте усвоили ничуть не хуже, чем в сухопутной армии Хирохито.
Поздним утром единственный уцелевший авианосец Нагумо Hiryu нанес ответный удар по Yorktown под командованием Флетчера. Американские радары засекли приближающиеся бомбардировщики за 80 км и истребители поднялись в воздух. Wildcat сбили 11 бомбардировщиков Val и три Zero, а еще с двумя Val расправились зенитным огнем; три бомбы все же попали в Yorktown, но благодаря энергичной борьбе за живучесть авианосец смог принять заходившие на посадку бомбардировщики, пока экипаж боролся с огнем. Флетчер перешел на крейсер Astoria, а общее командование поручил Спрюэнсу.
В 14:30 волна японских торпедоносцев с Hiryu обрушилась на Yorktown, и вновь с авианосца поднялись на перехват истребители. Младший лейтенант Мильтон Тутл только успел оторвать свой Wildcat от палубы, как уже вплотную приблизился атакующий противник. Тутл развернулся под огнем собственных зениток, сбил вражеский самолет и сам был подбит Zero – бой продолжался едва ли минуту. Молодому офицеру повезло: из воды его подобрали товарищи. Удалось сбить еще несколько японских самолетов, но четыре торпедоносца все же успели сбросить свой груз, и две торпеды попали в судно. В пробоины хлынул океан, корабль заметно накренился. Около 15:00 капитан отдал приказ покинуть Yorktown. Возможно, это решение было преждевременным, и авианосец удалось бы спасти, но в 1942 г. искусство борьбы за живучесть еще не было освоено американским флотом на таком уровне, какого ВМФ достигнет спустя два года. Эсминцы спасли всех членов экипажа, за исключением тех, кто погиб непосредственно во время бомбардировки.
В 15:30 Спрюэнс нанес очередной ответный удар, выслав 27 пикирующих бомбардировщиков, в том числе десять из эскадрильи Yorktown – они приземлились на палубах других судов, когда их родной авианосец подвергся атаке. Почти ровно в 17:00 эти бомбардировщики достигли Hiryu. Моряки на борту японского судна как раз угощались рисовыми шариками. У Hirui оставалось еще 16 самолетов, в том числе десять истребителей, но в воздухе находился лишь один патрульный самолет, а радара, чтобы предупредить о приближении американцев, у японцев не оказалось. Четыре бомбы поразили авианосец, вспыхнуло несколько пожаров. Коротышка адмирал Тамон Ямагучи, старший офицер на этом корабле, взобрался на ящик из-под печенья, чтобы с этого постамента произнести обращенную к подчиненным прощальную речь. Затем он вместе с капитаном удалился, каждый в свою каюту, для свершения ритуального самоубийства, а уцелевших моряков тем временем снимали с горящей палубы их соотечественники. Погибающее судно затопили с помощью торпед – теперь уже четыре из шести авианосцев, участвовавших в нападении на Пёрл-Харбор, оказались на дне морском. На американской стороне вновь пострадал злосчастный Hornet: раненый летчик, с трудом сажая самолет на палубу, случайно нажал на гашетку и снес пятерых человек, стоявших на надпалубной надстройке. Вернувшиеся летчики с ужасом подсчитывали потери, но, по словам Джимми Грэя, «слишком устали, чтобы почувствовать что-то, кроме тупой боли в сердце».