На обратном пути самолеты сделали крюк к югу, чтобы проверить, не находятся ли поблизости другие японские корабли. А когда пикировщики сели на «Хорнет», выяснилось, что из-за проблем с радиосвязью авианосец не получил ни одной радиограммы с самолетов, а те, в свою очередь, не получили ни одного приказа. Митчер махнул на это рукой и приказал готовиться к новому вылету.
Тем временем несчастные крейсера были атакованы самолетами «Энтерпрайза». С него взлетел 31 пикировщик в сопровождении 12 «Уайлдкэтов», ведь нужно было учитывать гипотетическую возможность присутствия японских авианосцев. Между прочим, это было гораздо более надежное прикрытие, чем 4 июня, когда пикировщики отправлялись бомбить Кидо Бутай! И, что самое примечательное, свой последний боевой вылет с авианосца совершили TBD «Дивастейторы». После вчерашней гекатомбы на «Энтерпрайзе» еще сохранились 3 таких самолета, вот они и присоединились к остальным. Но при этом Спрюэнс дал летчикам приказ: не рисковать попусту и не атаковать, если зенитный огонь будет слишком сильным. Приказ был исполнен в точности, атаковали только пикировщики.
В полдень японские корабли были замечены на горизонте, но никаких линкоров и тем более авианосцев среди них не оказалось. Пилоты решили, что видят тяжелый и легкий крейсера в сопровождении 2 эсминцев.
Первым на этот раз опять пострадал «Могами», который получил 2 бомбы в среднюю часть корпуса. Японские корабли начали беспорядочно метаться, потому что маневрами уклонения их перемещения назвать нельзя, и сбитые с толка американские пилоты, вместо того, чтобы добить «Могами», принялись за «Микуму». Первое попадание пришлось в башню № 3, и град осколков обрушился на мостик, убив многих офицеров. Командир крейсера получил тяжелое ранение в голову и потерял сознание, поэтому командование пришлось брать на себя старшему помощнику. Его попытка увернуться от очередной серии бомб оказалась бесполезной, крейсер получил 2 попадания, причем случилось самое плохое — одна из бомб пробила броневую палубу и взорвалась в левом кормовом машинном отделении. «Микума» потерял ход, а вблизи от торпедных аппаратов вспыхнул сильный пожар. В общем, в ходе этой атаки «Микума» получил 5 прямых попаданий, еще 2 бомбы взорвались рядом с бортом крейсера. Досталось и эсминцам — «Асасио» был обстрелян истребителями и, хотя не получил серьезных повреждений, погибли 22 человека команды.
Результатом атаки, по мнению американцев, были 6 попаданий в тяжелый крейсер, 1 — в легкий, а эсминец загорелся в результате обстрела.
В это же время произошел комический эпизод, который с самой лучшей стороны характеризует действия базовой авиации. В 10.45 с Мидуэя вылетели все находившиеся там В-17 — 26 машин. Пилоты имели приказ найти японские крейсера, и одна группа из 6 бомбардировщиков нашла противника. Ни секунды не задумываясь, летчики бросили на него 20 бомб весом по 1000 фунтов и с радостью сообщили, что добились 2 попаданий в легкий крейсер, который затонул в течение 15 секунд. По неподтвержденным данным, радиограмма командира подводной лодки «Грейлинг» капитан-лейтенанта Ольсена была совершенно непечатной.
Пока еще японцы сохраняли надежды на спасение «Ми- кумы», так как два машинных отделения остались целы, крейсер оставался на ровном киле и затопления были совсем невелики. Если бы удалось потушить пожары, то он имел все шансы доползти до Трука. Но в 13.58 все надежды разлетелись в прах. Минный офицер «Микумы» был не столь предусмотрителен, и огонь добрался до запасных торпед. Прогремели несколько страшных взрывов, и вся средняя часть крейсера превратилась в груду скрученного, обгорелого железа. Но еще более опасными оказались внутренние повреждения, выяснилось, что взрывами пробито днище, и стало ясно, что корабль обречен.
Интересно отметить, что в этот момент в головы японских адмиралов пришла безумная мысль попытаться отомстить за гибель «Микумы». В 13.40 адмирал Кондо передал по радио приказ своему Оккупационному Соединению и 8-й дивизии крейсеров полным ходом следовать на запад, чтобы найти и уничтожить вражеские авианосцы и помочь атакованным крейсерам. Кондо даже приказал авианосцу «Дзуйхо» подготовиться к атаке вражеских авианосцев, совершенно забыв, что на авианосце имеются всего лишь 6 торпедоносцев и 6 «Зеро», 6 более старых истребителей А5М нельзя было принимать всерьез. Но, похоже, адмирал думал иначе, так как приказал готовить гидросамолеты своих крейсеров к атаке вражеских авианосцев. Японцам крупно повезло, что эта атака не состоялась.
Положение «Микумы» стало безнадежным, и началась эвакуация команды, но в этот момент в 14.45 снова появились американские самолеты. Это была вторая ударная группа, поднятая «Хорнетом». К этому времени ОС 16 достаточно приблизилось к японским кораблям, и каждый из 32 «Доунтлессов» мог без труда нести 1000-фн бомбу. На сей раз истребители остались на авианосце, так как было совершенно понятно, что они не нужны.