据这些返航的飞行员报击：美航空母舰就在附近，相距不过50-60海里。于是，交战双方的指挥官都已知道了对方的大概位置，并曾审慎地考虑过以水面舰艇实施夜间攻击，但都没有付诸实施，这是因为交战就近在咫尺，双方都怕削弱自己的警戒兵力。这样，珊瑚海海战的主要战斗就延到第二天进行。其实，日美两军之间的距离，比双方指挥官的估计要大一些。据战后调查，两军的距离将近100海里。
5月8日战斗
迄今为止，日美两军同在珊瑚海行动达两天之久，而且有两次接近到100海里以内，但未直接交火。5月7日晚，双方指挥官都感到敌人就在眼前，种种迹象表明，第二天必将进行决战。夜间，弗莱彻指挥其编队首先向南，尔后向西进行规避；与此同时，高木部队则向北航进。对两军的指挥官来说，胜负取决于8日晨能否先于敌人查明对方的位置。双方都在凌晨派出侦察机进行搜索，8时刚过，双方侦察机几乎同时发现了对方。
5月8日的战斗是在旗鼓相当的条件下进行的。双方各有航空母舰2艘，菲奇将军有飞机121架、原将军有122架。美军在轰炸机方面占优势，日军则在战斗机和鱼雷机方面占优势。日军的飞行员实战经验丰富，其鱼雷的性能较好。日军还在其他方面占优势。例如，弗莱彻编队彻夜向南航行，离开了风雨交加的海面，8日已进入天气晴朗的海域。而日军仍在风雨交加的海域活动，云笼雾罩，难被发现。这次海战实际上是双方航空母舰编队同时发起的一场战斗。9时至9时25分，美航空母舰的突击机群先后出击。“约克城”号航空母舰第一批起飞的飞机为39架：2架战斗机掩护24架俯冲轰炸机，4架战斗机掩护9架鱼雷机。10时30分许，俯冲轰炸机群发现日本航空母舰。后者以疏开队形航行，并有警戒舰只护航。就在飞行员们借助云层的掩护等待鱼雷机到来的时候，“瑞鹤”号航空母舰已消失在暴风雨之中。于是，“翔鹤”号成了美机的唯一攻击目标。
当鱼雷机接敌时，轰炸机已开始俯冲。两者协同密切，但战果甚微。美国的鱼雷航速较低，容易规避，倒是俯冲轰炸机击中“翔鹤”号两颗炸弹。“列克星敦”号的突击机群比“约克城”号的晚出动10分钟，其中有22架俯冲轰炸机未能发现目标，只有11架鱼雷机和4架侦察轰炸机发现了日军。美军的鱼雷还是没有命中，仍是轰炸机对已中两颗炸弹的“翔鹤”号再投中一颗炸弹。这3颗炸弹就使“翔鹤”号失去了作战能力。由于该舰飞行甲板损坏，已不能收容飞机，高木则令其返回特鲁克。