10 点 12 分，正猬集低空追击 VT-6残余飞机的零战机群发现了同样从低空来袭的 VT-3 和 VF-3, 立刻掉头前来攻击新出现的威胁。由于此前不断起飞战斗机，此时零战已经达到了惊人的 42 架，而 VF-3 只有萨奇少校率领的 6 架“野猫”，自身难保，更谈不上支援 VT-3, 过了几分钟时间，VT-3 的 12 架鱼雷机就被击落了 7 架，包括指挥官梅西少校的座机。
令日本人瞠目结舌的是，身处绝境的萨奇指挥部下采用了自己深思熟虑并在珊瑚海海战中大获成功的新式战术----“萨奇剪”，即每两架本方战斗机进行反复交叉飞行，当敌机攻击其中一架时，必然会将侧翼暴露在另一架的炮口下；这个战术同样可以应用于两个机组之间的配合，结果零战一下子被击落了 4 架。
就在日军目光都被 VT3 和 VF-3吸引在低空的时候，莱斯利少校指挥的 VB-3 从高空呼啸而下，它们的目标是“苍龙”号；而麦克拉斯基也不约而同地开始攻击“加贺”号，此时日军航母还在忙于进行战斗机轮换工作，完全没有将攻击机进行定位的打算，所谓“只要 5 分钟就可发动对美军航母的打击”，纯属无稽之谈，即使美军俯冲轰炸机的攻击再晚 5 分钟，也只不过是让日军航母进行一部分警戒战斗机的轮换而已，一切都已经晚了。
致命连击
10 点 19 分，“飞龙”号的警戒哨发出了惊呼，一大群俯冲轰炸机正从 4000 米的高空扑向“加贺”号，后者也发现了这一致命危机，高射炮开始指向空中，拼尽全力制造防空弹幕，但仅仅击落了一架，剩余的 27 架轰炸机蜂拥而至，技术高超的“加贺”号舰长冈田次作大佐操舰一连躲过了 3 架轰炸机的投弹，但敌机实在太多了，VS-6 指挥官加莱赫上尉驾驶的第四架轰炸机投下的 500 磅炸弹终于击中了后部升降机边上的甲板，炸弹穿入船员舱后发生剧烈爆炸，使得生活区燃起了熊熊大火。
冈田大佐依然在操纵航母左躲右闪，然而很快第七架轰炸机也取得了命中，500 磅炸弹击穿前部升降机甲板，从升降机井直接落入机库里炸了，可怕的冲击波、浓烟和碎片笼罩了舰桥。很快，第三颗 500 磅炸弹直接击中了舰桥，前半部分完全被炸碎了，露出内部的钢梁，火焰从窗口蹿出来，舰桥内的冈田大佐等高级军官全被炸死。接着一颗 1000 磅炸弹命中左舷中部甲板，“加贺”号完全被大火包围。
爆炸破坏了消防水管和二氧化碳灭火系统，抽水机的备用发电机被炸成碎片，大部分消防人员被杀伤，“加贺” 号已经完全丧失灭火能力。很快，蔓延的大火引爆了机库里被换下来的鱼雷和炸弹，输管道破裂后挥发的航空汽油更成了助燃剂，一个巨大的蘑菇状火球直冲云霄，紧接着发生了 6 次毁灭性的大爆炸。
麦克拉基的攻击只持续了约 3分钟（10：20-10：23）的时间，就取得了一个重大战果，但其命中率却并不高。VB-6 的 11 架轰炸机投下了 11 颗 1000 磅炸弹，VS-6 的 17 架轰炸机投下了 17 颗 500 磅炸弹和 22 颗 100 磅炸弹，而且日本人只有 1 分钟的反应时间，防空火力也不理想，很难想象如果不是突袭而是强攻，能够取得什么样的战果。
由于距离最为靠北，“苍龙”号虽然注意到“加贺”号的危机，但并未引起警惕，日本人已经习惯了敌机会集中出现在某一个方向，下一次又会集中出现在另一个方向。所以当 VB-3 的 13 架俯冲轰炸机开始攻击时，“苍龙”号在 3 分钟时间内（10:25-10:28） 就被命中 3 颗 1000磅炸弹, 第一颗落在舰桥前方的右舷甲板，一次巨大的爆炸过后，船体当即向右舷倾斜；第二颗穿透了飞行甲板的中央，又穿过机库后在锅炉舱里爆炸，泄漏的蒸汽几乎把里面所有的人都烫死了，一朵巨大的白烟从甲板上的破口喷了，直冲云霄；第三颗则命中了中部和后部升降机之间的飞行甲板，引爆了上层机库中正在加油的舰攻机群，火海立即吞噬了尾部机库。
“苍龙”号建成时是世界上最快的航母，然而为此付出的代价是结构过于轻薄脆弱，加上三次中弹恰好落在三个防火区，整艘军舰从头到尾都是大火，不断出现诱发爆炸，根本无法展开灭火工作；人员损失也特别惨重，机库里的 400 多人全完了，轰炸结束时，“苍龙”号已经失去了三分之一的舰员，并几乎失去了所有动力。10 点 40 分，“苍龙”号已经侧倾，舰长柳本柳作大佐判断战舰已经无法挽救，于 10 点 45 分下令弃舰。
而最大意的则是“赤城”号，人们都在为起火的“加贺”号嗟叹，丝毫没有注意到 3 架美军轰炸机已经悄然来到上方。这是 VB-6 指挥官百思特上尉亲自率领的一个分队，他看到“加贺”号已经在队友的攻击下瘫痪后，就决定去偷袭“赤城”号碰碰运气。于是“赤城”号再现了前两艘航母的惊魂一刻：当敌机已经开始攻击时才发现大事不妙。
10 点 26 分，“赤城”号发现美机来袭，舰长青木泰二郎大佐也试图进行规避，然而他是刚刚才接手“赤城”号的，对这航母还不太熟悉，甚至他之前就没有操纵过航母，只是“瑞穗”号水上飞机母舰的舰长；而且他也是南云部队中唯一个没有战斗经验的航母舰长，也许正是因为青木大佐缺乏经验和技巧不足，“赤城”号面对区区 3 架轰炸机的进攻就受了致命重伤。
其实，青木大佐的操纵还是起了一些作用，第一颗炸弹落到了离舰艏左舷数米外的海里，爆炸产生的水柱高过了舰桥，让舰桥上的每一个人都洗了一场海水浴；第三颗炸弹惊险地擦过舰尾飞行甲板落入海中，爆炸激起的水柱将飞行甲板边缘向上冲起，给很多人造成了被击中的错觉。真正致命的是第二颗炸弹，这正好是百思特瞄准投掷的。这颗 1000 磅炸弹穿透了中部升降机处的飞行甲板，在机库上方发生了爆炸，强烈的冲击波甚至将飞行甲板上的战斗机掀到了海里。
“赤城”号的火势最初仅仅是底层机库，却很快随着升降机井蹿上甲板，虽然消防系统没有像“加贺”“苍龙”那样完全被破坏，但由于其固有缺陷，依然无法阻止火势蔓延。10 点 46 分，南云和他的司令部人员不得不狼狈地从舰桥窗子里爬出（大火已经把门和通道堵住了），转移到了“长良”号轻巡洋舰上。11 点 30 分，青木舰长下令让飞行员和伤员转移到驱逐舰上。
短短几分钟内，南云队的主力被推毁了，战局发生了根本性的扭转。美军为此损失了 70 架舰载机，其中战斗机 12 架、俯冲轰炸机 21 架、鱼雷机 37 架，约占出击总数的 40%，但这个代价是完全值得的。