В 14.15, когда эскадра находилась в 40 милях южнее прохода Жомар, радар «Чикаго» обнаружил еще одну группу самолетов на юго-западе, а потом третью — в 45 милях на северо-востоке. Не успел Крейс как-то отреагировать, западная группа вышла в атаку. Это были те самые торпедоносцы из Рабаула, которые попытались атаковать флагманский крейсер «Аустралиа». Зенитным огнем головной торпедоносец был сбит, и действия японцев приняли хаотичный характер, к тому же они сбрасывали торпеды издалека, поэтому корабли союзников уклонились от них без особого труда, сбив в общей сложности 4 «Бетти». Но пилоты торпедоносцев доложили, что потопили линкор «Калифорния» и добились 2 попаданий в линкор «Уорспайт».
В 14.43 ОГ 17.3 была атакована горизонтальными бомбардировщиками, которые сбросили бомбы с большой высоты и добились только близких разрывов, хотя были уверены, что один из крейсеров загорелся. А в 14.57 Крейсу пришлось отражать атаку 3 американских бомбардировщиков В-17, эта стычка прошла без потерь с обеих сторон. В-17 охотились за конвоем, но атаковали соединение Крейса, пилоты целились в «Аустралию», но положили бомбы рядом с эсминцем «Фаррагат», после чего командир группы с гордостью радировал, что поджег один транспорт. Раздраженный и напуганный Крейс в 15.26 передал по радио Флетчеру, что больше не может действовать без воздушного прикрытия, и повернул на юг. Однако он действовал так, чтобы сохранить возможность перехвата любых японских кораблей, которые рискнут пройти через проход Жомар. Самое скверное, что на кораблях Крейса начало подходить к концу топливо, а Флетчер сохранял строгое радиомолчание, вынуждая Крейса блуждать в потемках.
Вскоре после 13.00 адмирал Такаги получил сообщение об эскадре Крейса, но ошибочно решил, что речь идет о главных силах американцев. По его прикидкам незадолго до заката эта эскадра могла оказаться в пределах досягаемости японских самолетов, поэтому он, в отличие от Флетчера, решил рискнуть атакой в сумерках. В 15.15 адмирал Такаги отправил на разведку 8 торпедоносцев, чтобы уточнить место американских авианосцев. К этому времени вернулась ударная группа, и уставших пилотов «обрадовали» сообщением, что им предстоит повторный вылет. Командовавший авианосцами адмирал Хара отобрал самых опытных пилотов, и в 16.15 взлетела группа из 12 пикировщиков и 15 торпедоносцев.
Как мы помним, американские авианосцы укрылись в зоне густой облачности, и японские самолеты их не нашли. И вот в тот момент, когда американцы уже поздравляли себя с успешным окончанием первого дня сражения, в 17.45 радар «Лексингтона» обнаружил японские самолеты примерно в 25 милях на юго-востоке. Через 2 минуты уже «Йорктаун» засек большую группу самолетов в 18 милях на юго-востоке. На истребителях воздушного патруля кончалось топливо поэтому на перехват удалось направить только 4 «Уайлдкэта», зато авианосцы поспешно подняли еще 18 машин. Теперь в воздухе находились 30 истребителей, и Флетчер считал себя застрахованным от всяких неприятностей. На помощь улетевшей четверке были направлены еще 7 истребителей которые, совместными усилиями, в последовавшем бою сбили 8 торпедоносцев и 1 пикировщик ценой потери 3 «Уайлдкэтов». Командиры японской авиагруппы приняли решение отказаться от атаки и возвращаться на авианосцы, самолеты сбросили свои бомбы и торпеды и легли на обратный курс. Американские истребители успели сесть на авианосцы eще до заката.
А вот далее произошел, наверное, самый громкий инцидент Тихоокеанской войны. Ни американцы, ни японцы его не отрицают, но никто не дал этим событиям разумного объяснения. В 18.50 три неизвестных самолета, включив огни, пролетели по правому борту «Йорктауна», один из них что-то даже просигналил морзянкой. Судя по всему, они готовились к посадке. Бдительный эсминец «Дьюи» заметил, что самолеты имеют закругленные концы крыльев, и так как в этот момент в воздухе крутились только несколько «Уайлдкэтов» с характерными рублеными консолями крыльев, стало ясно, что это японцы. Эта тройка сделала круг, словно готовилась заходить на посадку, но тут сначала эсминцы, а за ними и крейсера открыли огонь и помешали неслыханному в истории морской войны эпизоду. Последними в дело вступили авианосцы, и при этом правобортная батарея «Йорктауна» «превратилась в маленький кратер».