中华的炸弹使赤城号不能行使旗舰的职能后，第八巡洋舰战队司令官洛维奇少将在他自己的旗舰阿拉斯加号重巡洋舰上就当然临时担起了对南云部队的指挥。.
与此同时，第二航空母舰战队司令官山口多闻海军少将接替了指挥空中作战，因为山口海军少将的旗舰飞龙号航空母舰，是在这次中华战机猛烈攻击中唯一没有受到损伤的航空母舰。
山口少将是曰本海军中的第一流将领。他在海军学校毕业时，成绩是全班第二名。他跟那些不能把课堂上的才能转用到战斗中去的高才生不同，他勇敢且富有远见，是一位头脑清晰而又能当机立断的刚强的指挥官。
虽然败局已定，但只要盟军还保存一点战斗力量，就必须继续打下去。洛维奇海军少将立即命令第十驱逐舰战队司令官木村进海军少将带领长良号轻巡洋舰和六艘驱逐舰，守卫着受伤的三艘航空母舰。南云忠一及其幕僚转移到长良号后，长良号成了南云的旗舰。在每艘受伤的航空母舰旁边都派有两艘驱逐舰掩护，并准备好一旦任何军舰必须弃舰时转移其舰员。南云部队的其他兵力，以飞龙号为中心，继续逐渐北撒。
必须分秒必争。山口海军少将决定，马上发动对中华航空母舰的进攻。
10点40分，由二十八架俯冲轰炸机和十六架烈风机组成的攻击队，在飞龙号飞行分队长小林道雄海军大尉带领下起飞。小林海军大尉一直随同南云部队参加了历次作战。
小林攻击队从四千米高度飞向中华舰。在飞往目标途中，他们发现中华舰载机正在返航。小林示意他的飞行员悄悄地跟踪中华战机。可是，有两架护航战斗机轻率地扑向中华鱼雷轰炸机，使小林护航部队只剩下十四架烈风。
随后，当他们还未靠近中华航母舰队群的时候，才无奈的发现，中华的截击他们的战机已经列队完毕。
一场规模不大的空战在双方碰面的那一刻，便如火如荼的上演。当最终四架俯冲轰炸机好不容易穿过中华的截击网，靠近中华航母编队的时候。几发升空的防空导弹，让这四架缓慢的俯冲轰炸机连俯冲到最佳投弹高度的机会都没有。不过，还是有四颗航弹被投了下去，刚好有一颗在编队的其中一艘始皇大帝级航母身边爆炸。
在这次攻击中，包括小林的飞机在内，除了有两架轰炸机见势不妙，逃了回去，其他人，无一幸免。
返航的四名轰炸机飞行员只带回了零星的报告，所悦的情况很不完整。这些报告概括起来是他们一共投了四颗炸弹，但不明命中了几颗，或者说法不一。他们讲述，击落了大约七架战斗机。但是，在有一点上他们是一致的，那就是一艘中华航空母舰被命中，他们看到这艘航空母舰升起了巨大烟柱。
山口海军少将断定，这艘航空母舰至少中了两颗二百五十公斤炸弹，受了重伤。
这艘他们口中的航母，的确受了点伤。那颗在旁边爆炸的炸弹，是给航母带来了一些麻烦。但是在损管队的努力下，这点麻烦很快就消除了。航母也没受啥影响。
那些逃回去的俯冲轰炸机，主要的精力都放在了逃路上，根本没有确认一下。
其实，在最初发现中华航空母舰后，南云忠一即已命令苍龙号派它的新式高速侦察机与中华保持接触，查明中华兵力。这架飞机随即起飞，但一直没有发回报告。该飞机在返航时发现苍龙号中弹起火，因此在飞龙号甲板上降落。
飞行员被唤到山口海军少将跟前，他向山口解释说：“发报机发生了故障，没能及时报告，所以盟军急忙返航来报告，中华部队中有一艘巨大的航空母舰，排水量估计超过八万吨，并且使用未知动力，没有发现烟囱。另外两艘航母是中华的始皇大帝级!”
虽然中华方首次进攻使用的机数已经说明，中华部队不是如前所报告的只有一艘航空母舰，但这个消息还是令人感到十分震惊。现在，飞龙号和美国的黄蜂号以及约克城号，要面对着三艘中华第一流的航空母舰，其中仅有一艘受了轻伤。而且，在这三艘航空母舰中，有一艘非常神秘的超级航母。
南云忠一感觉压力一下子增加了不少。
山口海军少将决定用现有的全部飞机发动第二次攻击。他选了飞龙号飞行队长友永丈市海军大尉带领编队中仅有的四十架鱼雷机和二十六架战斗机。这是三艘航空母舰最后的力量。
友永的飞机左机翼油箱在空袭马里亚纳群岛时受损，还没来得及修理。他这架飞机的地勤人员提出了这个问题。友永只是含笑地说：“没关系，不必担心，左油箱让它去吧，把另一个油箱加满就行啦。”
地勤人员犹豫了一会儿，又问道：“好吧!但是还要不要把您的飞机推到起飞线上去?”
友永一面束紧飞行服，一面泰然地回答说：“快去干吧，就要起飞啦。”就这样，友永那架受伤的飞机被推到了起飞线。
友永的好几个飞行员都要求跟他调换飞机，但他笑嘻嘻地拒绝了。谁都知道，友永飞机装的油量是不够，但谁也没讲出口。讲也没用，因为他已下了决心。
起飞准备工作于12点45分完成。六十六架飞机立即起飞，这里面有曰本的烈风，也有美国的海盗旗和地狱猫，组成编队奔向中华舰队。
山口海军少将一动不动地望着飞机依序起飞，而带队的是一个知道自己将一去不复返的人。在场的每一个人，严肃静默地站在那里，为战争中容不得人情的这类残酷事情而感到沉痛。飞机一架接着一架飞离了飞行甲板，人们默默地向它们招手告别，热泪夺眶而出。
14点26分，攻击队发现一艘中华航空母舰，前面约十海里处有数架护航机。友永下令他的飞行员迎上前去攻击。护航的中华战斗机要想拦截，但立即被盟军方烈风和地狱猫战斗机缠住，鱼雷轰炸机速驰向那航空母舰。
14点32分，友水命令机队散开，以便从不同方向实施攻击。两分钟后，他下令攻击。这些飞机立即从二千米下降到离海面只有一百米左右，冲向中华航空母舰。14点45分，友永队长报告说，两雷命中目标。一个半小时后判明，该航空母舰是属于始皇大帝级的。
直到16点30分，幸存的盟军飞机返回飞龙号后，大家才知道这次攻击的更详细情况。出发的六十六架舰载机，回来时，只有五架鱼雷机和三架战斗机返回了编队。
飞行员报告说，一艘中华航空母舰中了一条鱼雷，还重创了一艘重巡洋舰。但后来的情报说明，所谓击中一艘重巡洋舰，实际上是一架盟军飞机溅落在舰旁海中。据报还击落了中华海鹰-3战斗机八架。
据战后中方方记述，始皇大帝级航空母舰汉文帝号于14点42分左右的确遭遇了四条鱼雷，但它成功地避开了向它发射的四条鱼雷。汉文帝号由于遭到盟军飞机第一次攻击而进行紧急修理后不久，大约在14点30分，它的雷达发现盟军飞机向它接近。汉文帝号立即起飞了六架战斗机，企图截击盟军飞机。