兩艘潛艇迅速下潛，駛向緩緩遊弋的航空母艦。
下午2時20分，海麵刮著時速20海裏的大風。烈日當空，空氣火一樣熾熱。“黃蜂”號甲板上的水兵大汗淋漓，忙著接收巡邏歸來的戰鬥機。悄悄摸近的日潛艇兵分兩路，伊-19號盯住“黃蜂”號，伊-15號直奔5海裏之外的“大黃蜂”號。伊-19號進入發射魚雷的位置，升起潛望鏡，魚雷手請求發射魚雷，艇長說再靠近一點，等伊-15號接近“大黃蜂”號時，一同發起攻擊。
2時30分，美航空母艦“黃蜂”號接收完飛機，向右轉向回到主航道，減低航速，以便讓其他戰鬥機起飛。此時，伊-19號已經摸到跟前，雙方相距1200米時，魚雷官全神貫注地瞄準目標。此時，“黃蜂”號全然不知危險正在來臨，整個右舷暴露無遺。
這麼大的目標怎麼會擊不中呢！4枚魚雷以每8秒1枚的間隔，準確、筆直地射向“黃蜂”號。艦上的瞭望哨首先發現情況，他們看見了躥出水麵的魚雷，慌忙拉響反潛警報，艦長福雷斯特·薛爾曼上校即令向右轉舵。但為時已晚，剛剛來得及躲過1枚魚雷，整個艦身一震，其他3枚魚雷同時擊中艦的右舷！
隨即，艦上響起一陣驚天動地的爆炸聲，海水翻著波浪湧入艙內，艦身很快大幅度傾斜。消防隊員還沒有來得及撲滅艦麵上的大火，停泊在甲板上的轟炸機翅膀下的重磅炸彈就被引爆了。一連串的爆炸又引爆了彈藥艙，“黃蜂”號上的飛機和設備飛上了半空，變成碎塊，重重落在水裏，擊起一片白花花的水浪。
9月15日下午3時20分，薛爾曼無力自救，隻得降下國旗棄艦，水兵們翻過艦舷欄杆跳向大海，驅逐艦靠攏過來實施救援，打撈落水人員。
“黃蜂”號在美軍官兵們無比痛心的眼神裏，燃燒成一座活火山，沒多長時間就葬身海底了。
在伊-19號發射魚雷的時候，伊-15號潛艇鑽進“大黃蜂”號的護航艦群之中。萬幸的是，正當這艘日軍潛艇準備發射魚雷時，美軍1艘驅逐艦的聲納捕捉到了它，隨即拉響防潛警報。驅逐艦“奧布賴恩”號全速衝來，迅速投出深水炸彈。伊-15號在慌忙中打出全部魚雷。
“大黃蜂”號死裏逃生。但英勇截擊潛艇的“奧布賴恩”號卻吃了一枚魚雷，這艘飛身堵槍眼的驅逐艦，在一陣爆炸聲中很快肢解了。
戰列艦“北卡羅林納”號也不走運，艦長聽到防潛警報後跑上艦橋，命令戰艦作“之”字形運動，躲避可能襲來的魚雷。孰料1枚越過航空母艦的魚雷，正好碰到戰列艦的船舷，在吃水線下炸開一個大窟窿。大量海水湧進艙內，“北卡羅林納”號艦身頓時傾斜，航速明顯減慢，水兵們奮力排水和堵塞漏洞，戰艦才逐漸恢複平衡。
至此，南太平洋艦隊隻剩下“大黃蜂”號一艘航空母艦了。同時，航空母艦受損，給美軍向瓜島增兵帶來嚴重困難。好在以後兩天天公作美，海麵烏雲翻滾，大雨如注，日美雙方的飛機都不能起飛，美運輸艦隊才安然駛抵瓜島，給駐島的美軍送來4000名海軍陸戰隊及部分武器裝備、給養和燃料。
航空母艦一而再、再而三地受挫，太平洋艦隊司令尼米茲上將坐不住了，他要戈姆利作出解釋。戈姆利對這種狀況也感到痛心疾首，充滿怨氣。他認為在幾天內損失兩艘航空母艦是不應該的，完全是編隊司令諾伊斯的責任。幾天後，戈姆利給尼米茲送去一份戰鬥報告：
“黃蜂”號從9月12日5時至15日14時，一直逗留在南北向140海裏、東西向170海裏的區域內，橫過先前的航線12次，因此在較小的海區逗留3天以上，使敵潛艇能夠占領有利的陣位攻擊。顯然，航空母艦不應該在日潛艇活動的海區逗留，除非執行任務必須冒風險。
顯然，他把責任推給了編隊司令諾伊斯。諾伊斯得知情況後，大為不滿，立即給尼米茲寫報告進行申辯：
從航線圖上可以看出，該海區東西向延伸300海裏，而不是170海裏，且遭受攻擊的地點距最近的橫過舊航線的地點在150海裏以上。以前從未進入或者接近遭受攻擊的地點。
太平洋艦隊司令尼米茲上將對兩人互相推諉非常生氣，派專人進行調查。但大敵當前，不是追究責任是非的時候，為了鼓舞士氣，尼米茲最終決定不追究任何個人的責任，事情就這樣不了了之。