Но случилось то, что случилось, японские самолеты атаковали крейсера союзников. В 14.49 служба радиоперехвата выдала довольно странное сообщение, японцы только что радировали о потоплении линкора. Это заставило Флетчера всерьез испугаться за судьбу кораблей Крейса. Но в этот день судьба явно благоволила этому соединению. В 13.45 радар «Чикаго» засек большую группу самолетов на юго-востоке а через 12 минут за кормой показались одномоторные самолеты, летевшие над самой водой. Это были те самые 11 «Зеро», которых освободили от задачи сопровождать торпедоносцы.
Истребители покружили над кораблями Крейса, но ничего не смогли сообщить бомбардировщикам, так как на сухопутных «Зеро» рации были сняты. Через пару минут в небе появился заблудившийся «Доунтлесс», который запросил пеленг и расстояние до ОС 17. Крейс ничего этого не знал, и бомбардировщик повернул на запад в Порт-Морсби.
В 14.15, когда эскадра находилась в 40 милях южнее прохода Жомар, радар «Чикаго» обнаружил еще одну группу самолетов на юго-западе, а потом третью — в 45 милях на северо-востоке. Не успел Крейс как-то отреагировать, западная группа вышла в атаку. Это были те самые торпедоносцы из Рабаула, которые попытались атаковать флагманский крейсер «Аустралиа». Зенитным огнем головной торпедоносец был сбит, и действия японцев приняли хаотичный характер, к тому же они сбрасывали торпеды издалека, поэтому корабли союзников уклонились от них без особого труда, сбив в общей сложности 4 «Бетти». Но пилоты торпедоносцев доложили, что потопили линкор «Калифорния» и добились 2 попаданий в линкор «Уорспайт».
В 14.43 ОГ 17.3 была атакована горизонтальными бомбардировщиками, которые сбросили бомбы с большой высоты и добились только близких разрывов, хотя были уверены, что один из крейсеров загорелся. А в 14.57 Крейсу пришлось отражать атаку 3 американских бомбардировщиков В-17, эта стычка прошла без потерь с обеих сторон. В-17 охотились за конвоем, но атаковали соединение Крейса, пилоты целились в «Аустралию», но положили бомбы рядом с эсминцем «Фаррагат», после чего командир группы с гордостью радировал, что поджег один транспорт. Раздраженный и напуганный Крейс в 15.26 передал по радио Флетчеру, что больше не может действовать без воздушного прикрытия, и повернул на юг. Однако он действовал так, чтобы сохранить возможность перехвата любых японских кораблей, которые рискнут пройти через проход Жомар. Самое скверное, что на кораблях Крейса начало подходить к концу топливо, а Флетчер сохранял строгое радиомолчание, вынуждая Крейса блуждать в потемках.
Вскоре после 13.00 адмирал Такаги получил сообщение об эскадре Крейса, но ошибочно решил, что речь идет о главных силах американцев. По его прикидкам незадолго до заката эта эскадра могла оказаться в пределах досягаемости японских самолетов, поэтому он, в отличие от Флетчера, решил рискнуть атакой в сумерках. В 15.15 адмирал Такаги отправил на разведку 8 торпедоносцев, чтобы уточнить место американских авианосцев. К этому времени вернулась ударная группа, и уставших пилотов «обрадовали» сообщением, что им предстоит повторный вылет. Командовавший авианосцами адмирал Хара отобрал самых опытных пилотов, и в 16.15 взлетела группа из 12 пикировщиков и 15 торпедоносцев.
Как мы помним, американские авианосцы укрылись в зоне густой облачности, и японские самолеты их не нашли. И вот в тот момент, когда американцы уже поздравляли себя с успешным окончанием первого дня сражения, в 17.45 радар «Лексингтона» обнаружил японские самолеты примерно в 25 милях на юго-востоке. Через 2 минуты уже «Йорктаун» засек большую группу самолетов в 18 милях на юго-востоке. На истребителях воздушного патруля кончалось топливо поэтому на перехват удалось направить только 4 «Уайлдкэта», зато авианосцы поспешно подняли еще 18 машин. Теперь в воздухе находились 30 истребителей, и Флетчер считал себя застрахованным от всяких неприятностей. На помощь улетевшей четверке были направлены еще 7 истребителей которые, совместными усилиями, в последовавшем бою сбили 8 торпедоносцев и 1 пикировщик ценой потери 3 «Уайлдкэтов». Командиры японской авиагруппы приняли решение отказаться от атаки и возвращаться на авианосцы, самолеты сбросили свои бомбы и торпеды и легли на обратный курс. Американские истребители успели сесть на авианосцы eще до заката.
А вот далее произошел, наверное, самый громкий инцидент Тихоокеанской войны. Ни американцы, ни японцы его не отрицают, но никто не дал этим событиям разумного объяснения. В 18.50 три неизвестных самолета, включив огни, пролетели по правому борту «Йорктауна», один из них что-то даже просигналил морзянкой. Судя по всему, они готовились к посадке. Бдительный эсминец «Дьюи» заметил, что самолеты имеют закругленные концы крыльев, и так как в этот момент в воздухе крутились только несколько «Уайлдкэтов» с характерными рублеными консолями крыльев, стало ясно, что это японцы. Эта тройка сделала круг, словно готовилась заходить на посадку, но тут сначала эсминцы, а за ними и крейсера открыли огонь и помешали неслыханному в истории морской войны эпизоду. Последними в дело вступили авианосцы, и при этом правобортная батарея «Йорктауна» «превратилась в маленький кратер».