空中舰载机群分成七八个小组，轮流在渤海号上降落，飞行员们咬紧牙关、强撑精神，地勤人员们拼命抓紧时间。
10时50分，第一波14架飞机从渤海号上再度起飞，随即，第二波、第三波、第四波...连续不断地起飞，所有的飞机在一个小时内全部在渤海号上完成加油装弹，为了节约已经是分秒必争的时间，飞行员们一边开飞机一边喝牛奶以补充体力。
11时30分，从渤海号上分批起飞的88架舰载机赶到原先美军第3特混舰队所在海域，发现萨拉托加号已经离开，原地只剩下华盛顿号战列舰、休斯顿号和奥古斯特号重型巡洋舰。机群立刻兵分多路，超过20架飞机朝不同方向搜寻逃跑的萨拉托加号，其余的则杀向美军的战列舰和重型巡洋舰。
12时10分，华盛顿号战列舰在滔天的大火和震天撼海的大爆炸中被击沉。随后的二十分钟内，休斯顿号和奥古斯特号重型巡洋舰以及8艘美军轻型巡洋舰和驱逐舰全部被击沉。
下午14时40分，一架舰载机在原先海域西南方向发现了逃跑中的萨拉托加号和护卫这艘航母的两艘驱逐舰。
下午15时30分，渤海号再度发动进攻。此时渤海号共75架飞机，包括45架战斗机、16架轰炸机、14架鱼雷机。袁晨凯命令留下20架战斗机继续保护舰队，其余飞机全部出击。
下午16时20分，北华军机群寻找到萨拉托加号，但萨拉托加号上空有30多架美军战斗机进行护卫，这是从第1特混舰队的埃塞克斯号和富兰克林号航母上飞来的。
双方飞机血战长空，北华军的轰炸机和鱼雷机则前赴后继地对萨拉托加号展开进攻。
这是最后击沉萨拉托加的机会，因为还有一个半小时就天黑了，北华军机群攻击后返回母舰就没办法发在天黑前发动再次进攻。天一黑后，萨拉托加号就能利用夜晚而趁机逃离。
此时，尼米兹已经给三支舰队都下达了撤退命令，因为对于美军来说，已经到了见好就收的时候了。双方航母损失为2比5，美军大胜。
战斗彻底白热化。在咬牙的怒吼中，驾驶斯图卡轰炸机和鱼鹰攻击机的飞行员们不顾美军海盗的拦截，奋勇地朝着萨拉托加号发动一次又一次的进攻。30架轰炸机和鱼雷机简直是视死如归地疯狂进攻，近乎损失殆尽，但累计让萨拉托加号承受了七颗炸弹和五条鱼雷。萨拉托加号剧烈颤抖，军舰上烈焰四起，奄奄一息。
带队的渤海号飞行长吴汝鎏焦急地看着在海面上垂死挣扎的萨拉托加号，这艘艨艟巨舰虽然已经残破不堪、烈焰缠身，并且也在被海水慢慢吞噬，但沉没速度并不快，甚至沉没迹象都不是很明显。吴汝鎏非常担心萨拉托加号会像上次那样再次死里逃生，但时间已经快不多了，夕阳开始西沉。但吴汝鎏也不敢轻易离开，没有亲眼看到萨拉托加号沉没，他不能给长官提供精确的报告，同时，这也是一个巨大的遗憾。他只能祈祷萨拉托加号快点沉没掉。
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一架零式战斗机飞到吴汝鎏座机的身边，里面的飞行员是“尼米兹的摄像师”彭周。
“大队长。”彭周用无线电说道，“那东西似乎没有沉掉啊！”
“是啊！”吴汝鎏心急如焚，“可是，我们已经耗尽炸弹和鱼雷了！”此时的天空中，美军战斗机基本都被击落，但北华军飞机也损失严重，战斗机还有15架，轰炸机和鱼雷机是美机战斗机的截杀目标，因此损失得只剩下9架，并且都已经没有炸弹和鱼雷了。萨拉托加号的天空完全被北华军飞机掌握，但战斗机无法攻击这艘巨舰。
“大队长，我们不能再等了，如果再等下去，我们飞回去就天黑了，航母必须要开灯，那就有可能暴露了。”彭周说道。
“我知道！”吴汝鎏急躁道，“但不亲眼看到它沉掉，我们回去怎么向长官报告？”
“这个任务交给我吧！”彭周说道。
“你用机炮打沉它吗？”吴汝鎏冷笑，但他猛然间心头一个咯噔。
“我一直没有丢掉我的副油箱。”彭周的语气很平静，“我的飞机上还有几百公斤的燃油，所以，我的飞机就是一颗炸弹。”
吴汝鎏大吃一惊，他望向彭周的飞机，这家伙确实没有丢掉副油箱，飞机下挂着一个胶囊状的巨大副油箱。“你他妈的要干什么？”吴汝鎏陡然间感到不妙。
“我要撞上去，所以跟你、跟弟兄们告别。”彭周很真诚地道。
听到彭周话的飞行员们纷纷在无线电对讲机里破口大骂：
“你脑子有病！你装什么英雄？你又不是不知道规定，你他妈的不会成为英雄的！”
“老子跟你开玩笑的！打成这样子，根本不是你的责任！”
“你算老几？你装什么伟大！回到航母上后，老子要揍死你！”
“我没想成为英雄。大队长，出击前在渤海号休息室休息时，很多弟兄都对我翻白眼，都问我当初为什么没有打死尼米兹？我想想，觉得弟兄们说得对，是啊，如果我当时打死了尼米兹，那我们现在说不定就不会损失得这么惨重了。大队长，我没想成为英雄，我只是在赎罪。大队长，感谢您长期对我的照顾，再见啦！”
“你他妈的给我回来！”吴汝鎏惊慌失措地喊道。
萨拉托加号上的美军官兵惊恐地看到一架零式战斗机呼啸着从天而降，发了疯地俯冲，结结实实地一头撞在了飞行甲板上，机身钻过甲板上的爆炸破洞，传进了航母的中部内舱里。霎那间，一团巨大的火球在萨拉托加号上腾空而起。这艘巨舰遭到了最后的致命一击，迅速开始沉没。
空中的北华军飞行员们都热泪夺眶而出。
傍晚17时10分，萨拉托加号沉没于珊瑚海中南部海域。至此，美军第3特混舰队除了两艘驱逐舰外，全部被歼灭。而在这同时，伤势过重的库业号航空母舰也缓缓沉没，舰长徐祖善泪流满面地最后一个离舰：“这次，库业号是真的沉了。”
入夜后，双方舰队都开始抓紧时间撤退，这场史无前例的航空母舰战斗群之间爆发的珊瑚海大战也落下了帷幕。