許多中國航空母艦的飛機，尤其是“軒轅”號的飛機都參加了這次進攻。曰軍戰鬥機為數不多，但作戰很頑強。不過，當它們被擊退之後，中國飛行員就再也不見有曰本飛機來迎戰了，隻有曰軍的高射炮在阻擊。曰本高射炮火力又凶又猛，與以前的交戰相比，毫不遜色，企圖以此來彌補其空中劣勢。曰軍凶猛的炮火在明朗的晴空中築起一座火焰吞吐的殿宇，殿宇的列柱五彩繽紛，絢麗奪目，下麵航行著的曰本艦隊，此時已呈密集隊形掉頭北上了。飛機投彈以後，曰軍戰艦開始東奔西跑，隊形打亂了，但防空炮火凶猛如初。這天白天，中國飛機被擊落22架。曰本軍艦首當其衝的是“出雲”號輕型航空母艦，被擊中起火後不久就葬身海底了。“生駒”號航空母艦與其它艦艇也挨了好幾顆炸彈。
伍潛龍命令快速戰列艦和由3艘帶護衛艦的航空母艦組成一支特遣分艦隊返航，組織空中掩護，迎戰栗田艦隊。其餘的航空母艦交給張起帆指揮繼續北上。伍潛龍把這個新的部署電告金玉啟和一直在等候回電的沈鴻烈。在給金玉啟的電報中，伍潛龍還加了一句話，說他可能在第二天早晨8時以後趕到。
分開前特遣艦隊，把現在正準備南下的軍艦編成新的艦隊，這個大的變動費了很長時間。先要召回護航特遣分艦隊的飛機落回甲板，還要給輕型軍艦加油。所有這些行動直到16時左右才告完畢。但這時伍潛龍靈機一動，決定率領“伏羲”號和“蚩尤”號兩艘最大最快的戰列艦由3艘輕型巡洋艦和8艘魚雷艦護衛疾馳南下搜索。
“軒轅”號航行在向北進攻的航空母艦的行列裏，艦員們一點也看不見戰鬥場麵。蔚藍的天空中飄移著一片片薄薄的積雲，看不見曰本飛機。中國飛機在航空母艦上起降著。對“軒轅”號的水兵們來說，這場戰役純粹是象在工廠做工一樣，間或聽聽新聞官評論的消息和飛機間的通話，借以消遣。
經過了整整一個小時的間歇之後，進攻小澤艦隊的戰鬥又打響了。張起帆的指令仍然是：“幹掉航空母艦。”曰本艦隊的防空炮火還是那麼猛。那天下午，中國飛行員發現曰軍射出的還不知其名的炮彈裏衝出一些旋轉的奇特的金屬片，混雜在飛舞著的槍彈炮彈中間，在五顏六色的硝煙上方徐徐散開。麵對這一意外情況，中國飛行員從容不迫，他們想象得出，那是曰本的科學家們在實驗室裏挖空心思研究出的一種便易的辦法，以代替他們國家再也不能大批製造的飛機。在他們的腳下，“生駒”號重型航空母艦在海麵上緩緩移動，它那長方形甲板清晰可見。“生駒”號是曰本建造的“雲龍”級航空母艦中的一艘。它和中國的“軒轅’號一樣，參加了太平洋上眾多的重要戰役。而現在曰本人卻把這艘可以說是解除了武裝的航空母艦作為誘餌開到這裏來了。為了進行這場殊死的戰鬥，艦上掛起了一麵對角為15米的國旗。炸彈打穿了飛行甲板，魚雷炸開了船幫，一個個巨大的火球帶著團團黑煙從船上接連不斷地噴騰而起，14時30分左右，“生駒”號的左舷開始慢慢下沉，巨大的國旗上的紅曰在水麵上抖動幾下之後，這艘大船終於完成了它的最後使命，沉入碧波深淵。
接著，又有兩艘輕型航空母艦“舞鳳”號和“安芸”號也被炸沉了。“安芸”號孤零零地尾隨在艦隊後麵苟延殘喘的時候，被中國巡洋艦的一陣炮轟結果了姓命。當“安芸”號傾覆時，華軍水兵們看到船上的曰本人成群地往船殼上爬，不久，“安芸”號就沉沒了。中國驅逐艦沒有獲準打撈落水的曰本人。因為天黑之前還要發起最後一次進攻，而張起帆不想讓護衛屏障在追擊小澤艦隊的時候離開航空母艦。小澤艦隊仍然有兩艘30000噸級“改裝”的戰列艦、3艘巡洋艦和8艘驅逐艦。96架俯衝轟炸機、魚雷機、戰鬥機裝上炸彈從“軒轅”號、“龍山”號、“龍天”號、“共工”號航空母艦上起飛了。它們冒著曰本人的炮火反複俯衝轟炸，集中火力攻擊兩艘戰列艦。這已是那天的第五次進攻了。據飛行員們的觀察，這兩艘戰列艦共中炸彈和魚雷三十七枚。然而他們卻成功的退出了戰場，並且逃回了曰本基地。18時左右，曰本艦隊已經潰不成軍，首尾綿延45海裏，最後終於在茫茫的黑夜中消失了。此後，中國巡洋艦又擊沉了一般掉隊的曰本驅逐艦，21時50分，掉頭向在南麵守候的航空母艦駛去。潛伏在小澤艦隊退路上的中國潛艇擊沉了一般曰本輕型巡洋艦。
21時許，小澤在“大澱”號巡洋艦上收到後衛部隊的一份電報，向他報告了中國各艦隊的編製。小澤手下還有兩艘戰列艦，1艘輕型巡洋艦和6艘驅逐艦，足以在一場夜戰中對付海上的中國艦隊。小澤下令轉舵南下，航行兩個鍾頭，不見中[***]艦的蹤影，於是就又折回來了。翌曰，華軍也沒有再發動進攻。