“企业号和“大黄降”号担任空中掩护的战斗机前来助战，加上“约克城”号担任空中掩护的战斗机，共有28架。这些战斗机拦截得十分有力，把日军突击机群冲散，仅有8架日轰炸机得以突防，并轰炸了“约克城”号。结果，击中3颗炸弹：一颗炸穿了飞行甲板，另一颗在下甲板爆炸，使得临近的弹药舱进水；还有一颗在通风管内爆炸，炸坏两个锅炉，除一个锅炉外，其他锅炉全部熄火。
损管作业没花很多时间。很快扑灭了大火，飞行甲板的穿孔得到了修补，锅炉重新点火。约于14时30分，“约克城”号正以20节航速前进，再次给战斗机加油时，该舰雷达发现：“飞龙”号鱼雷机又来袭击，距离约为40海里。“约克城”号再度中断加油，并引导担任空中掩护的战斗机前去截击。这时，停在“约克城”号飞行甲板上的战斗机也陆续起飞。
日军飞机在进入“约克城”号的舰炮射程之前，已被美军战斗机击落数架。美军于2小时前遭到袭击后，已从斯普鲁恩斯的编队中调来2艘巡洋舰和2艘驱逐舰加强“约克城”号的警戒力量。虽然警戒舰只对日军飞机进行了猛烈的射击，但是仍有数架日机突防成功。约克城”号迅速机动避开两条鱼雷，可是另有两条鱼雷命中其左舷中部。三个锅炉舱进水，烟囱冒出白烟，舰速减慢，终于停车，舰体向左舷严重倾斜。
此时，该舰已无力把左舷油舱的燃油收到右舷油舱，也无力向右舷隔舱注水，以恢复平衡。倾斜度眼看就要增大到26度，很有立即倾覆沉没的危险。因此，舰长于15时下达“全体舰员离舰”的命令。驱逐舰前来援救舰员。入夜，警戒舰只撤离，仅留“休斯”号驱逐舰担任警戒，一旦需要时将“约克城”击沉，以免被日军俘获。
“飞龙”号沉没
“飞龙”号舰载机的第二次攻击刚一结束，3小时前从“约克城”号起飞的一架侦察机就报告：“飞龙”号航空母舰在西偏北面约100海里处。”斯普鲁恩斯决定予以攻击。16时许，从“企业”号起飞24架轰炸机(其中10架原是“约克城”号的)，从“大黄蜂”号起飞16架轰炸机，先后向目标飞去。但是，都没派战斗机护航，因为斯普鲁恩斯认为，必须用全部战斗机来保卫己方的航空母舰。