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珊瑚海海戰（英語：Battle of the Coral Sea）是一場於1942年5月4日至5月8日發生於珊瑚海的海上戰鬥，是太平洋戰爭中的一場重要戰役。參戰雙方分別為大日本帝國海軍，以及美國和澳洲的海上及空中力量，這是第一次的航母對戰，是第一次雙方艦隊都在視線距離外進行、也是第一次雙方戰艦沒有直接交火的海戰。
日軍為了增強在南太平洋的防禦態勢決心佔領新幾內亞的莫爾茲比港和所羅門群島中的圖拉吉島。日軍為此發動了MO作戰，由海軍中將井上成美全權指揮，出動了聯合艦隊的多支作戰艦隊，其中包括為艦隊提供空中掩護和支護的兩艘艦隊航母和1艘輕型航母。美國通過情報部門得知了該計劃，遂派出兩支航母特混艦隊以及1支美澳聯合艦隊迎擊進犯的日軍。
5月3-4日日軍順利攻佔圖拉吉島，但數艘參戰艦艇受到美軍艦隊航母約克鎮號的飛機的突襲，或沉或傷。察知美軍航母出沒的日軍遂派出其航母前往珊瑚海，意圖搜尋並摧毀盟軍海上力量。自5月7日始雙方在兩天內進行多次空中交戰。首日的交鋒中，美軍擊沉日軍輕型航母祥鳳號，美軍1艘驅逐艦被擊沉、1艘艦隊油船受重創（後被解體）。次日日軍艦隊航母翔鶴號受重創，而美軍艦隊航母列星頓號（又譯列克星敦、萊克星頓、李克星頓）則受到了毀滅性的打擊，不久沉沒；約克鎮號也被擊傷。由於雙方航母均有損傷乃至沉沒、艦載航空兵力也損耗嚴重，雙方遂脫離接觸，離開該海域，由於失去了空中掩護，井上召回了突擊艦隊。
這場戰鬥結果是雙方平手，不過單就擊沉的艦艇而言，日軍取得了本次作戰的勝利，盟軍被認為在戰略上取勝，這是開戰以來日軍戰略方向上的進攻首度受阻。更重要的是艦隊航母翔鶴號受重創，瑞鶴則飛機損耗嚴重而無法得到補充，兩者皆缺席1個月之後決定太平洋戰爭戰局的中途島海戰，使得該役雙方飛機數量相差無幾，為中途島戰役中美軍取勝奪得先機，日本的航母艦隊更在中途島海戰中全軍覆沒，喪失了太平洋戰場的主導權。
1942年初日軍在短短數月間四處出擊，相繼佔領了菲律賓、新加坡、荷屬東印度、威克島、新不列顛島、吉爾伯特群島以及關島，給予當面的盟軍海陸空軍事力量沉重打擊。日本寄希望於組建1個環形防線（所謂「絕對國防圈」），意圖以漸減迎擊的消耗戰來應對盟軍的反擊[1]。
戰爭爆發後不久，日本海軍軍令部的參謀部提出了入侵澳洲的計劃，與此呼應，3月12日時任日本內閣首相及陸軍大臣東條英機說：
| “ | 澳洲和新西蘭正受到日軍的威脅，它們應該知道任何反抗都是枉然的，如澳洲政府仍堅決不改變對日本的態度，它將遭受與荷屬東印度同樣的命運。 | ” |
| ——Battle of The Coral Sea - May 4-8, 1942 | ||
但日本陸軍對此計劃提出非議，聲稱缺乏足夠的兵力和運力以支撐如此宏大的戰役。另一方面時任第4艦隊（亦稱南洋艦隊，包括了大部分日軍在南太平洋的艦艇）司令井上成美中將則更青睞佔領位於所羅門群島東南的圖拉吉、以及新幾內亞的莫爾茲比港，據此以陸基飛機威脅澳洲北部地區。井上認為佔領這些地方可以為日軍位於新不列顛的主要基地拉包爾提供更寬廣的防禦縱深，海軍軍令部和陸軍同意了井上的提議並據此策劃一系列作戰，進一步佔領新喀里多尼亞、斐濟、薩摩亞等地，以切斷美國和澳洲之間的補給和交通線[2]。
1942年4月日本陸海軍提出了MO作戰計劃，該計劃要求從海上發動進攻，5月10日攻佔莫爾茲比港，計劃也提到要在5月2-3日佔領圖拉吉島，在此地針對同盟國在南太平洋的存在建立水上飛機基地，為偵察機提供支持。在完成MO作戰後，海軍將發起RY作戰，利用MO作戰後的戰艦15日攻佔瑙魯島和大洋島，以奪取島上的磷酸鹽礦產，此外還計劃了FS作戰，在MO和RY作戰結束後佔領斐濟、薩摩亞和新喀里多尼亞。但在薩拉馬瓦-萊城的作戰中，日軍3月在新幾內亞地區受到盟軍陸基及艦載飛機的襲擊，蒙受了相當的損失，井上遂請求聯合艦隊為MO作戰部隊提供空中支援。其中尤其讓井上憂心忡忡的是盟軍駐紮在澳洲湯斯維爾和庫克敦的轟炸機，那些基地遠在他自己駐紮在拉包爾和萊城的轟炸機的航程之外[3]。
與此同時日本聯合艦隊司令山本五十六大將正在策劃在中太平洋的中途島發動一場大戰，以引誘躲過了珍珠港偷襲而依舊完好無損的美軍航母出擊，圖謀一戰定勝負。但山本依然分出了一些艦艇給井上，包括兩艘大型艦隊航母、一艘輕型航母、一支巡洋艦編隊和兩支驅逐艦編隊，並委任井上為海上指揮[4]。
日軍有所不知的是，美國的魔術解碼已經能部分解開日軍的加密電文和通信。至1942年3月日本海軍近半通信中都使用了的Ro電（美方代號「JN-25B」）已經有15%的密碼代碼被美方破解，至5月美軍已經可以掌握Ro電85%的內容[5]。
1942年3月美國從截獲的訊息中得知了MO作戰，4月5日美方偵知日軍即將派遣1艘航母和其他大型艦艇以參加井上的行動，4月13日英國方面破獲一條發給井上的訊息，告知其第5航空戰隊（簡稱「5航戰」）的艦隊航母翔鶴、瑞鶴正從台灣出發經特魯克前往。英國人將這條訊息轉給了美國人，並且附上他們的推測，即莫爾茲比港（又譯名為莫士比港或莫士比港）很有可能就是MO[6]。
新任美國太平洋戰區總司令切斯特·尼米茲海軍上將與其參謀人員進行了討論，認定日本將於5月初在西南太平洋發動大規模的進攻，目標很有可能就是莫爾茲比港。盟軍視莫爾茲比港為抵抗日軍在西南太平洋的進攻、同時也是計劃之中由道格拉斯·麥克阿瑟上將率領的反攻的關鍵點。尼米茲的參謀人員亦總結到日軍可能利用艦隊航母對薩摩亞和蘇瓦發動空襲。尼米茲在與美國海軍艦隊總司令恩斯特·金恩海軍上將商討後，決定將太平洋艦隊所有可用的4艘艦隊航母全數派往珊瑚海，4月27日情報分析進一步確認了MO作戰的諸多細節[7]。
4月29日尼米茲下令4艘艦隊航母以及輔助艦艇趕赴珊瑚海，弗萊徹麾下的第17特混艦隊（下簡稱TF17）早已經在南太平洋，包括約克鎮號，還有護衛的3艘巡洋艦阿斯托里亞號、切斯特號、波特蘭號，和4艘驅逐艦，以及1個由兩艘油船（尼奧肖號、蒂珀卡努號）和兩艘驅逐艦組成的補給船隊，4月27日離開湯加塔布島駛向珊瑚海（總共6艘驅逐艦分別為哈曼號驅逐艦 (DD-412)、安德森號、帕金斯號、莫里斯號、拉塞爾號和希姆斯號）[8]。奧伯利·費奇海軍少將指揮的第11特混艦隊（下簡稱TF11）在斐濟和新喀里多尼亞之間，擁有列克星敦號以及兩艘巡洋艦（明尼阿波利斯號、新奧爾良號）、5艘驅逐艦（菲爾普斯號、杜威號、埃爾文號和莫納乾號）[8]。威廉·哈爾西海軍中將的第16特混艦隊（下簡稱TF16）包括企業號和大黃蜂號，剛剛完成杜立特空襲的任務而回到中太平洋的珍珠港；雖然TF16立即出發，但終究沒能趕上戰鬥。尼米茲下令在哈爾西趕到之前，由弗萊徹代行指揮[9]。雖然珊瑚海是在麥克阿瑟的指揮區域，但弗萊徹和哈爾西在此地區依舊向尼米茲匯報，而沒有向麥克阿瑟匯報[10]。
另一方面日本根據截獲的情報認為TF16回到珍珠港後中太平洋就只有1艘美軍航母，但日本並不知道最後1艘航母的所在，但直到MO作戰已經全面展開，才發現美軍這艘航母已經出動[11]。
在4月底，日軍潛艇呂33和呂34對預定的登陸區域進行了偵察。這兩艘船探查了羅塞爾島，德博因群島的錨地，喬馬德海峽，以及從東面進入莫爾茲比港的通路，一路上都沒有發現盟軍的船隻，遂分別於4月23、24日回到了拉包爾[12]。
日本的莫爾茲比港攻略部隊由阿部孝壯海軍少將率領，由11艘運輸船載着南海支隊的大約5000名士兵，以及吳第三特別陸戰隊的500名士兵。為運輸船隊護航的是梶岡定道海軍少將的第六水雷戰隊，包括1艘輕巡（夕張號）、5艘驅逐艦（追風號、朝凪號、睦月號、彌生號、望月號）。運輸船隊5月4日起航前往840海里（1,560公里）外的莫爾茲比港，次日與梶岡會合。船隊以8節的速度航行，計劃穿過喬馬德海峽，繞過新幾內亞南端，10日抵達莫爾茲比港[13]。另一方面，莫爾茲比港的盟軍守軍大約5300人，其中只有一半是步兵，而且裝備落後，還缺乏訓練[14]。
指揮圖拉吉攻略部隊的則是志摩清英海軍少將，手下有2艘佈雷艦（旗艦沖島）、2艘驅逐艦（菊月號、夕月號）、6艘掃雷艇、2艘獵潛艇和1艘裝載着400名吳第三特別陸戰隊士兵的運輸船。為其護航的是五藤存知海軍少將率領的第6戰隊，包括輕型航母祥鳳號、4艘重巡（青葉號、衣笠號、加古號、古鷹號）、1艘驅逐艦（漣號）。此外另有一支單獨的支援隊，即丸茂邦則的18戰隊，下有兩艘輕巡（天龍號、龍田號）、2艘水上飛機母艦（神川丸、聖川丸）、3艘炮艇（日海丸、京城丸、勝泳丸），為圖拉吉攻略部隊提供遠距離的掩護。5月3、4日佔領圖拉吉島後，掩護艦隊及支援艦隊將趕往莫爾茲比港提供掩護[16]。井上本人則是從鹿島號訓練巡洋艦上指揮本次MO作戰[17]。
五藤的艦隊4月28日離開特魯克，從布干維爾島和舒瓦瑟爾島之間穿過所羅門群島，停泊在新喬治亞島附近。丸茂的支援隊則4月29日從新愛爾蘭島出發，駛向聖伊莎貝爾島，5月2日建立了一處水上飛機基地，以支援圖拉吉的進攻。志摩的部隊則在4月30日離開拉包爾[18]。
高木武雄海軍少將的MO機動部隊5月1日從特魯克出發，以妙高為旗艦，除了第五戰隊兩艘重巡（妙高號、羽黑號）外，還有原忠一海軍少將的五航戰的兩艘大型航母（翔鶴、瑞鶴，旗艦瑞鶴），以及第27驅逐隊的4艘驅逐艦（有明號、夕暮號、白露號、時雨號）。機動部隊將位於所有部隊的最東側，進入瓜達爾卡納爾島（簡稱瓜島）以南的珊瑚海，為攻略部隊提供空中支援，消滅莫爾茲比港的空中力量，並且一俟盟軍的海上力量進入珊瑚海即將其殲滅之[19]。
機動部隊在路途中曾經嘗試往拉包爾運送9架戰鬥機，但由於天氣惡劣，兩次嘗試均告失敗，戰鬥機被迫返回航母，其中更有一架零戰墜海。為了不耽誤MO作戰，高木放棄了運送戰鬥機的計劃，而是前往所羅門群島加油[20]。
日軍為了對盟軍的艦隊動向提供早期預警，還派出了潛艇伊22、伊24、伊28、伊29，在瓜島西南建立警戒線。但弗萊徹的艦隊在日軍潛艇就位前就進入了珊瑚海，因此日軍對其行動並不知曉。日軍另有一艘潛艇伊21在努美阿附近警戒，5月2日遭到約克鎮的飛機的攻擊。但伊21毫髮無損，而且渾然不知自己曾經受到過攻擊。努美阿附近另外還有一艘日軍潛艇伊27在警戒。呂33、呂34則被派去封鎖莫爾茲比港，這兩艘潛艇5月5日就位。日軍潛艇在戰鬥中無一與其他盟軍艦艇交火[21]。至於盟軍，5月2日弗萊徹曾經派出驅逐艦安德森號和希姆斯號尋找日軍潛艇，兩艦3日早上返回，一無所獲[22]。
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盟軍方面，5月1日TF17與TF11在新喀里多尼亞西北約300海里（560公里）處會合（16°16′S 162°20′E）[23]。弗萊徹立即讓兩支艦隊加油。TF17次日即完成加油，但TF11回報加油要持續到5月4日。弗萊徹遂命令TF17駛向路易西亞德群島，而TF11在加油完成後與正從悉尼和努美阿趕來的特混艦隊44會合。TF44（以下簡稱TF44）是一支美澳聯合編成的艦隊，歸屬於麥克阿瑟旗下，由約翰·克雷斯海軍少將指揮，包括澳大利亞巡洋艦澳大利亞號、霍巴特號，美國巡洋艦芝加哥號，以及3艘驅逐艦（帕金斯號、沃克號和法拉格特號）[24]。蒂珀卡努號油船在為TF11完成加油後，就在驅逐艦沃登號的陪同下駛往埃法特島為TF44加油[25]。
5月3日早上志摩艦隊抵達圖拉吉，海軍陸戰隊隨即下船佔領該島。但島上空無一人：原本駐守該島的一小股部隊以及澳大利亞皇家空軍的一支偵察部隊在志摩艦隊抵達之前就已經先行撤離。登島日軍立即展開水上飛機基地和通信站的建設工作。祥鳳號派出的飛機一直為登島部隊提供空中支援，直到下午早些時候才撤走。隨後五藤的艦隊開始掉頭駛往布干維爾加油，準備支援莫爾茲比港登陸作戰[26]。
同日15:00，弗萊徹接報稱前日發現的日軍圖拉吉攻略部隊已經接近南所羅門群島。弗萊徹有所不知的是，當日早上TF11即已提前完成加油作業，此時距離TF17僅有60海里（110公里）之遙；但由於他先前的無線靜默的命令，TF17未能將這一情況及時通報。TF17改變了航向，以27節（50公里每小時）的速度駛向瓜島，次日早上空襲圖拉吉處的日軍[27]。
5月4日，TF17在瓜島以南100海里（190公里）處派出飛機，攻擊在圖拉吉外海的志摩艦隊。共約有60架飛機參加了前後連續3波的空襲。這次空襲打了志摩措手不及，菊月號驅逐艦（09°07′S 160°12′E）以及3艘掃雷艦被擊沉，另有4艘艦艇受損，4架用於支援登陸的水上飛機被摧毀。同日晚間，TF17在收回飛機後撤往南方。而日軍雖然受到了航母的空襲，但依舊在進行水上飛機基地的建設，5月6日起圖拉吉島即已經開始執行偵察任務[28]。
高木的機動部隊5月4日本來正在圖拉吉以北350海里（650公里）進行加油，一收到美軍空襲的報告後就立即中止了加油作業，駛向東南，並派出偵察機搜索所羅門群島以東地區，以尋找美軍航母。但盟軍艦艇並不在該地區，偵察機一無所獲[29]。
5月5日08:16，TF17與TF11、TF44在預定的位置會合，會合地點位於瓜島以南320海里（590公里）處（15°S 160°E）。大約同一時間，4架F4F戰鬥機攔截了1架九七式飛行艇（該機隸屬於駐紮在肖特蘭泊地的橫濱海軍航空隊），在距離TF11約11海里（20公里）處將其擊落。被擊落的日軍偵察機未能將情報發回，但該機的失聯使日軍正確地推測出該機是被美軍航母艦載機所擊落[30]。
弗萊徹接到了珍珠港發來的訊息，稱根據截獲的無線電通信，分析的結果是日軍將會於5月10日展開對莫爾茲比港的進攻，日軍艦隊航母很有可能離攻略船隊不遠。手握這條訊息的弗萊徹讓TF17掉頭利用尼奧肖號加油，當6日加油完成後，他將會揮師殺向路易西亞德群島，於7日與日軍交戰[31]。
與此同時，五藤在5月5日在肖特蘭群島附近給他的巡洋艦加油[32]。高木的機動部隊5日穿過所羅門群島東部，然後向西繞過馬基拉島南端，6日凌晨從瓜島和拉納爾島之間穿過，進入珊瑚海。他判斷次日就有可能會爆發航母大戰，因此在圖拉吉以西180海里（330公里）開始加油以作準備。因為高木是在晚上進入珊瑚海的，駐紮在努美阿的美國海軍PBY偵察機並沒有發現他[33]。井上則是在5日將他的四艘部署在珊瑚海的伊級潛艇移到距離澳大利亞東北150海里（280公里）處。這四艘潛艇無一參加了接下來的戰鬥[34]。
5月6日，弗萊徹將TF11和TF44整合進TF17中：費奇指揮的編隊改稱TF17.5，包括了4艘驅逐艦和兩艘航母；克雷斯方面改稱TF17.3；其餘的巡洋艦和驅逐艦改編為TF17.2，由托馬斯·金凱德海軍少將指揮[35]。他判斷日本航母依舊在北面離布干維爾不遠處，因此讓他的艦隊繼續加油。美軍航母的偵察機整日都在搜尋日本航母，但因為日軍航母在其偵察距離之外，故此始終沒有發現日軍航母的蹤影[36]。
10:00一架九七式飛行艇發現了TF17，並向總部報告了這一情況。高木10:50接收到這一情報。此時高木艦隊在弗萊徹北面，離美軍大約300海里（560公里），接近他的飛機的最大航程；而他的艦隊正在加油，尚未做好交戰的準備。他根據偵察機的情報，判斷TF17正在向南，距離會進一步拉大；況且美軍正在一大片濃密的雲層下方，他和原忠一都認為這讓日軍飛機難以找到美軍航母。高木遂派出兩艘航母和兩艘驅逐艦，由原忠一指揮，航速20節（37公里每小時），駛向TF17，以準備搶佔戰位，在次日凌晨立即發動攻擊，而他的其他艦艇則繼續加油。[37]
美軍駐紮在澳大利亞的B-17轟炸機數次嘗試攻擊入侵莫爾茲比港的日軍[38]，但沒有命中。莫爾茲比港的3架B17在10:30襲擊了五藤艦隊[39]；其時五藤在德博因群島東北約90海里（170公里）處，屏護着阿部和梶岡的船隊的左翼[40]。祥鳳號為攻略部隊提供了空中掩護，直至日落[41]。麥克阿瑟的指揮部通過無線電向弗萊徹轉達了襲擊的匯報和入侵艦隊的位置。麥克阿瑟的飛機的偵察報告稱發現一艘日軍航母（祥鳳號）在TF17西北425海里（787公里）處，這更加堅定了弗萊徹自己的想法，即日軍航母正伴隨着攻略部隊左右。[42]
18:00時TF17完成加油，弗萊徹遂命令尼奧肖號在驅逐艦希姆斯號的陪同下駛向已經預先安排好的、更靠南的位置；TF17則轉向路易西亞德群島的羅塞爾島。同日夜20:00，敵對雙方的航母之間距離僅約70海里（130公里），然而雙方對此都毫不知情。20:00時（13°20′S 157°40′E），原忠一掉頭迎向高木；高木此時已經完成加油，正在趕往與原忠一會合。[43]
6-7日夜間，神川丸在德博因群島設立了一處水上飛機基地以支援莫爾茲比港攻略部隊。丸茂的其餘支援部隊則進入當特爾卡斯托群島附近，以屏護即將到來的阿部船隊[44]。
5月7日06:25，TF17在羅塞爾島以南約115海里（213公里）處（13°20′S 154°21′E）。此時弗萊徹決定把克雷斯的巡洋艦和驅逐艦（此時已改稱TF17.3）派去封鎖喬馬德海峽。他深知此舉將會使克雷斯被迫在沒有空中支援的情況下單獨行動，因為屆時TF17將會忙於應付日軍航母而無暇顧及其他；同時克雷斯離開之後，TF17的航母防空火力也會遭到削弱。然而弗萊徹依然認為他值得冒這個險，他要確保他在和日軍航母交戰時，沒有日軍艦隊能悄悄溜進莫爾茲比港。[45]
弗萊徹依舊認為日軍航母就在他北面，就在路易西亞德群島附近的某個地點；06:19他下令約克城號派出10架SBD無畏式俯衝轟炸機充當偵察機前往該地區。另一方面，06:00時，高木在弗萊徹以東大約300海里（560公里）處（13°12′S 158°05′E），放出了12架九七艦攻前往偵察TF17。原忠一認為美國人還在南邊，於是他建議高木把飛機送往該地區偵察。大概在同一時間，五藤的巡洋艦衣笠號和古鷹號放出4架九四水偵偵察路易西亞德群島以南；除此之外，德博因群島上亦派出數架水上飛機；圖拉吉則有4架九七式飛行艇出動；拉包爾亦有3架一式陸攻起飛協助偵察。雙方都讓其餘飛機在待命狀態，一旦發現敵人就立即發動攻擊[46]。同日，井上亦將四艘伊級潛艇部署在更南方，以攔截在接下來的戰鬥中駛回澳大利亞的盟軍艦艇[47]。
07:22高木的一架艦載飛機（隸屬於翔鶴）回報在182°發現美軍艦艇，離高木約163海里（302公里）；07:45，該偵察機確認發現「航母1艘，巡洋艦1艘，驅逐艦3艘」。另一架翔鶴的偵察機不久也同樣確認了偵察結果[48]。但是翔鶴的偵察機實際上看到的是尼奧肖號和護航的希姆斯號。原忠一認為他已經抓到了美軍航母，於是在高木的首肯之下，立即命令出動所有飛機。08:00從翔鶴和瑞鶴陸續起飛了78架飛機，包括18架零戰、36架九九艦爆以及24架魚雷機，08:15機隊向着報告的位置飛去[49]。
08:20古鷹的其中一架偵察機在完全不同的位置發現了弗萊徹的航母，立即向井上所在的拉包爾總部匯報，井上遂將此消息送往高木。08:30衣笠號的偵察機確認了這次的目擊報告。新的情報和原來的報告相矛盾，讓高木和原忠一感到不解，但依然決定機群繼續向南先消滅此處的美軍「航母」，再消滅西面的美軍航母，同時將日軍航母轉向西北，以靠近古鷹號匯報的位置[50]。兩人認為，美軍航母部隊有可能已經分成了兩隊分頭行動[51]。
08:15約克城號的一架SBD（駕駛員約翰·L·尼爾森）發現了正在護衛着攻略部隊側翼的五藤艦隊。尼爾森在匯報時犯了錯誤，報告變成了「發現航母兩艘，重巡4艘」（10°3′S 152°27′E），離TF17西北約225海里（417公里）[52]。（SBD的發報系統是一塊板子，上有短棒和小孔，用以快速編碼發送船隻類型。尼爾森的問題是他的板子上的連線出錯了[53]。）[54]
弗萊徹據此認為他找到了日軍航母主力，遂命令所有航母出動飛機。10:13美軍出動了93架飛機，包括18架F4F、53架SBD和22架TBD破壞者魚雷轟炸機。10:19尼爾森的飛機降落後，才發現了他的編碼板的連線錯誤。尼爾森認為他看到的是巡洋艦2艘，驅逐艦4艘，然而五藤艦隊中的確包含着一艘航母祥鳳號。10:12弗萊徹又收到了美國陸軍的一個B17的3機編隊的報告，在尼爾森報告的位置以南約30海里（56公里）（10°35′S 152°36′E）發現1艘航母，10艘運輸船，16艘戰艦[55]。B17很有可能和尼爾森看到了同一支部隊：祥鳳號，五藤的艦隊，以及莫爾茲比港攻略部隊的運輸船。弗萊徹判斷B17看到的才是真正的日軍主力，於是下令機群改為攻擊後來報告的目標[56]。
09:15高木派出的攻擊機隊到達目標上空，發現了尼奧肖號和希姆斯號；日軍機群對這艘油船置之不理，而是在附近徒勞地搜索美軍的航母[57]。10:00翔鶴的偵察機終於發現他們把油船和驅逐艦錯認成了航母[58]，10:35發出「我們把油船誤認成航母」的報告[59]。MO機動部隊陷入了恐慌之中[60]：高木意識到美軍航母實際上處於他和攻略部隊之間，嚴重威脅着攻略部隊。他遂命令攻擊機群立即攻擊尼奧肖號和希姆斯號，然後火速返回。11:15時魚雷機和戰鬥機扔掉彈藥，放棄了任務徑直返回母艦；而36架九九艦爆則圍攻這兩艘船[61]。
4架九九艦爆攻擊了希姆斯號，其餘的則瞄準了尼奧肖號。希姆斯號命中三發炸彈，立即沉沒，船上192名乘員只有14人倖存。尼奧肖號則被命中7發，另外一架被高射炮擊落的飛機撞在了尼奧肖號上。尼奧肖號受到了重創，失去了動力，在海上漂流着，慢慢沉沒（16°09′S 158°03′E）。但在徹底失去動力前，尼奧肖號用無線電向弗萊徹發去警報訊息，告知受到襲擊無法脫身。但是在混亂之中尼奧肖號發出的訊息細節含混錯亂，不但沒有準確描述究竟是誰、什麼發起了攻擊，也把自己的坐標弄錯了（16°25′S 157°31′E）。尼奧肖號只有4人倖存；其餘死亡或失蹤[62]
10:40美軍攻擊機群在米西馬島發現了祥鳳，隨即發動攻擊。祥鳳由6架零戰和2架九六艦戰掩護，其餘的飛機全在甲板下做維護，準備襲擊美軍航母。五藤的巡洋艦組成輪型陣，將祥鳳圍在中間，離祥鳳大約3,000—5,000碼（2,700—4,600米）[63]。當時的日本航母防空條例強調機動和掩護的戰鬥機來躲避空襲，而非利用護航的軍艦進行集中的防空射擊[64]。
攻擊甫一開始，列克星敦的機隊首先發動了攻擊，命中祥鳳兩枚1,000英磅（450公斤）炸彈和5枚魚雷，造成了嚴重損傷。11:00約克城的機隊趕到，對着熊熊燃燒、已經是幾乎停止不動的祥鳳繼續攻擊，再添可能11枚1000磅炸彈、以及至少兩枚魚雷的命中。11:35祥鳳被撕裂開來，然後沉沒（10°29′S 152°55′E）。五藤擔心會有更多的空襲，因此把他的巡洋艦向北撤退，但在14:00時派出了驅逐艦漣號回來拯救倖存者。祥鳳號834名乘員中只有203人獲救。3架美軍SBD被擊落（2架來自列克星敦，1架來自約克城；來自約克城的那架飛機機組獲救）。祥鳳的18架飛機全部損失，但其中3架在德博因墜機，機組乘員因此倖存。12:10，列克星敦的SBD飛行員、中隊指揮官羅伯特·E·迪克森用無線電向TF17發出了預先定好的消息：「撓了一隻平頂船！簽名鮑勃（Scratch one flat top! Signed Bob）。」[65]。
13:38美軍飛機返回着艦。14:20所有飛機都已經重新裝填完畢，可以對五藤的巡洋艦發動攻擊了。但弗萊徹還在憂慮其他至今不見蹤影的日軍艦隊航母；盟軍的無線情報渠道早已得知，日本人有可能投入多達4艘航母來支援入侵莫爾茲比港的作戰（美軍在珍珠港和TF17上的情報人員認為，加賀號和「春日丸」大鷹號也參加了MO攻略作戰[66]）。弗萊徹斷定，當他的偵察機能找到日軍其他航母的時候，天色已晚，難以發動攻擊；因此他決定暫且按兵不動，留待次日再戰，目前只是用戰鬥機組成防護網絡。隨後他下令TF17轉向西南。[67]（約克城號上由弗瑞斯特·R·貝爾德中尉領導的無線偵聽小組曾經捕捉到了日軍飛機回航的信號，據此定位到了高木的航母。但因為列克星敦上的偵聽小組並沒有捕捉到相同的回航信號，因此弗萊徹對此情報未予置信[68]。）
井上在得知祥鳳被擊沉後，命令攻略部隊暫時向北撤退，同時電令高木消滅美軍航母兵力。高木艦隊此時正在TF17以東225海里（417公里）。攻略部隊在北撤途中受到美軍8架B17空襲，但沒有受損。五藤和梶岡接到命令，在羅塞爾島附近集結戰艦，以備盟軍艦艇逼近時進行夜戰。[69]
12:40一架來自德博因的水上飛機報告克雷斯的艦隊在175°，離德博因78海里（144公里），有「兩艘戰列艦、兩艘巡洋艦、5艘驅逐艦」[70]。13:15來自拉包爾的另一架飛機再次發現了克雷斯，但報告時出錯，寫成了有兩艘航母、在205°，離德博因115海里（213公里）。高木此時依然在等待前去攻擊尼奧肖號的飛機全部返回，他接到這些報告後，13:30把航向改成正西，15:00向井上發報稱美軍航母在他西面至少430海里（800公里）處，他無法在當天再次發動攻擊。[71]。
井上的參謀人員指揮着兩支上午從拉包爾起飛的攻擊機隊，殺向報告中的克雷斯的位置。第一組為12架掛載魚雷的一式陸攻，第二組為19架掛載炸彈的九六陸攻。兩組日機在14:30對克雷斯的艦隊發動了攻擊，聲稱「擊沉」了一艘美軍「加利福尼亞級」戰列艦，並擊傷另一艘「戰列艦」「厭戰號」和一艘巡洋艦[72]。但事實上克雷斯的艦隊損失輕微，只有芝加哥號在日軍空襲中有兩名艦員喪生、5人受傷[73]；日軍的代價是4架一式陸攻被擊落，包括隊長機中尉小林邦治Kuniharu Kobayashi[74]。稍後3架美軍B17誤擊克雷斯，但依然沒有命中。[75]
克雷斯15:26電告弗萊徹，因為沒有空中掩護，他無法繼續完成任務；隨後他退到了莫爾茲比港東南220海里（410公里）處。這個位置既能讓他拉開和日軍艦載或者陸基飛機的距離，同時依然能夠保持足夠近距離，能攔截日軍從喬馬德海峽或者支那海峽而來試圖穿過路易西亞德群島的水面艦隊。克雷斯的艦隊此時燃油已經逐漸見底；但由於弗萊徹繼續實行無線靜默，也沒有事先知會他，他無法得知此時弗萊徹的具體位置和情況，也不知道弗萊徹有何打算。[76]
15:00後不久，瑞鶴收到了德博因派出的偵察飛機的錯誤的偵察報告，稱克雷斯的艦隊已經轉向正東南（但當時不管是克雷斯還是弗萊徹都沒有在向東南行駛）[77]。高木的先任參謀山岡三子夫當即認定那架飛機正在尾隨着的就是美軍航母，如果美軍的確是轉向了那條航線，他們可以搶在天黑前靠近敵人到飛機的攻擊距離內，因此他主張在傍晚發動攻擊；雖然有人表達了異議，但他的主張得到了原忠一的支持[78]。高木和原忠一立即決定派出一支精選的機隊，即使那意味着飛機回來的時候已經天黑。這次襲擊將完全不帶戰鬥機。[79]
為了確認美軍航母的位置，15:15原忠一派出了8架魚雷機充當偵察機，對西面200海里（370公里）範圍進行扇形搜索。同一時間攻擊尼奧肖號的俯衝轟炸機陸續返回着艦（其中兩架着艦時墜毀），其中6架飛機的機組人員雖然已經疲憊不堪，但他們還是接到了命令要立即出動執行下一個任務。原忠一挑選了最有經驗的機組，16:15派出12架俯衝轟炸機和15架魚雷機，方位277°，距離280海里（520公里）。另一方面，那8架魚雷機飛完了200海里（370公里），完全沒找到弗萊徹的蹤跡。[80]
17:47時，TF17的上空烏雲密佈，暴雨如注，此時正航行在日本航母以西200海里（370公里）處。TF17透過雷達偵知日軍飛機正在朝他們的方向飛來，於是轉向東南，用無線電引導11架戰鬥機前去攔截。美國人的戰鬥機讓日本人措手不及，有8架魚雷機（九七艦攻）被擊落；另有一架受損嚴重的魚雷機在翔鶴附近發出「駕駛員戰死、偵察員操縱中」的電報後失聯。戰死的日軍飛行員包括瑞鶴的魚雷機中隊指揮官及其副官。美軍則損失了3架戰鬥機（2架被擊落的戰鬥機飛行員陣亡，1架在返航時因為夜色漸濃，找不到TF17而失聯）。[81]
約克鎮號的戰鬥機因為夜色加深，為免日落以後無法着艦，遂離開交戰區域，沒有理會日軍的俯衝轟炸機隊。[82]
由於損失慘重，而且隊形已經被打亂，日軍的攻擊機隊領隊在用無線電匯報後放棄任務返航。日軍魚雷機全部拋棄彈藥返回母艦。當日日落時間為18:30。日落後6分鐘，日軍俯衝轟炸機隊長高橋少佐也發出命令棄彈返艦。19:00時，數架日軍飛機在夜色中飛到了兩艘發出信號的美軍航母附近，遂發出「着艦就緒」的信號準備降落；此時美軍航母上空依然有着F4F，這些F4F戰鬥機可能被日軍飛機當作了返航的友軍。對於敵我識別信號不同而困惑的日軍飛機一直在盤旋試圖降落，直到TF17的護航驅逐艦的防空火炮對其開火，他們才離開。到20:00，TF17和高木相距100海里（190公里）。高木打開探照燈，引導倖存的飛機着艦，22:00全部着艦完畢。[83]
另一方面，尼奧肖號於15:18和17:18電告TF17她向西北漂流下沈中。尼奧肖號的第二封電報中方位錯誤，延誤了救援隊伍搜尋這艘油船。但弗萊徹也因此得知，他僅有的一艘油船已經被擊沉了。[84]
晚上，當天的飛行活動告一段落。弗萊徹命令TF17向西，準備在凌晨天剛亮就進行360°搜索；他原本打算讓航母派出飛機，或者讓巡洋艦和驅逐艦發動夜襲；但最終決定還是要保存實力，留待次日的戰鬥[85]。克雷斯也轉向西，依然保持着對路易西亞德群島的封鎖。井上指示高木務必於次日消滅美軍航母，並將對莫爾茲比港的進攻推遲到12日。高木決定讓他的航母編隊往北移動120海里（220公里），既可以讓他次日集中全力搜索西邊和南邊，同時也可以更好的保護攻略部隊。至於五藤和梶岡，他們沒能及時組織兵力，因此當晚沒有對盟軍艦艇展開夜襲[86]。當晚另有三架日軍魚雷機意圖攻擊克雷斯，但在夜色中沒找到目標[87]。
雙方都決心在次日儘早發現對方，整晚都在為即將到來的大戰準備作戰飛機，而已經筋疲力盡的飛行員們則抓緊時間小睡幾個小時。1972年美國海軍中將H·S·達克沃斯在閱讀了日軍的戰鬥記錄後，如此評論到：「1942年5月7日的珊瑚海地區，毫無疑問是世界歷史上最為令人無所適從的戰鬥區域。」[88]原忠一後來對山本的參謀宇垣纏抱怨道，5月7日當天日軍厄運連連，使他心灰意冷，打算退出海軍[89]。
5月8日06:15，日軍位於羅塞爾島以東100海里（190公里）（10°25′S 154°5′E）。經過前夜的損失，機動部隊現在還有96架可用的作戰飛機，包括38架戰鬥機、33架俯衝轟炸機和25架魚雷機[90]。原派出7架魚雷機，對南邊140–230°方向、距離日軍航母250海里（460公里）以內的範圍進行搜索。同時圖拉吉出動了3架九七式飛行艇、拉包爾也出動4架一式陸攻協助搜索；從德博因起飛的則在路易西亞德群島南邊巡邏。07:00機動部隊轉向西南，途中07:50與五藤的兩艘巡洋艦衣笠、古鷹會合；這兩艘巡洋艦的加入增強了機動部隊中對航母的防護。五藤和梶岡則隨同攻略部隊駛向伍德拉克島以東約40海里（74公里）處的會合點，在此處等待航母戰鬥的結果。另外原本濃密而低垂的雲團在7日晝間一直給美軍航母提供了很大幫助，但雲團已經在夜裏隨着暖鋒向東部和北部移動，此時正籠罩住日軍航母，導致能見度很差，只有約2和15海里（3.7和27.8公里）。[91]
另一方面，TF17正在路易西亞德群島東南約180海里（330公里），此時美軍可用的作戰飛機有117架，包含31架戰鬥機，65架俯衝轟炸機SBD，和21架魚雷機TBD[92]。06:35起飛了18架SBD對200海里（370公里）內進行360°搜索：其中12架SBD被派往北邊搜索，那裏也是被認為日軍航母可能的位置；另外6架SBD只要向南搜索125海里（232公里）然後就返回，在回程同時進行反潛巡邏。美軍航母上空大體晴好，能見度約17海里（31公里）。[93]
08:20隸屬列克星敦、由約瑟夫·G·史密斯操縱的一架SBD透過雲層中的一個空隙發現了機動部隊，但該機誤報了日軍航母的位置，比實際位置偏南了約45海里（83公里）。此後羅伯特·E·迪克森的SBD接替了史密斯，一直都留在原地幫助引導美軍空襲。大約兩分鐘後，翔鶴的一架搜索飛機也發現了TF17並向原匯報；日軍飛機的電報被TF17的無線電偵聽分析員截獲，弗萊徹因此得知他已經被日本人發現了。此時雙方相隔約210海里（390公里）。雙方都爭相起飛飛機。[94]
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09:15日軍兩艘航母派出由18架戰鬥機、33架俯衝轟炸機和18架魚雷機組成的聯合編隊，由高橋赫一海軍少佐率領。美軍的航母則各自展開攻擊：約克城號派出6架戰鬥機、24架俯衝轟炸機、9架魚雷機，09:15出發；列克星敦號則派出9架戰鬥機、15架俯衝轟炸機、12架魚雷機，09:25出動。09:20到10:50之間TF17陸續回收了派出去偵察的飛機，10:12派出10架SBD進行反潛巡邏。雙方的航母都轉向對方，全速前進，以減少己方飛機返航時的飛行距離。但高木的南下在無意中讓他進入了美軍TBD的攻擊距離之內；若非如此，這些TBD很可能要被迫返航，從而無法參加戰鬥。[95]
約克城的SBD在10:32抵達日軍航母，但沒有立即發動攻擊，而是等待較慢的TBD抵達，以進行共同攻擊。此時雙鶴距離約10,000碼（9,100米），其中瑞鶴正為濃密的雲層下的雨幕所覆蓋。雙鶴由16架直掩戰鬥機掩護。10:57約克城號的SBD中隊開始對翔鶴發動攻擊；翔鶴雖然進行了急速機動以迴避，但依然被命中兩枚1000磅炸彈，前甲板被撕裂，飛行甲板和停機甲板嚴重受損。約克城號的TBD中隊的魚雷全部射失。在交戰中兩架SBD和兩架直掩零戰被擊落。[96]
列克星敦的飛機11:30才抵達，然後展開攻擊。兩架SBD攻擊了翔鶴，一枚1000磅炸彈命中，為翔鶴再添一道傷口。另外兩架攻擊了瑞鶴，但沒有命中。列克星敦的其他SBD在濃密的雲層中無法找到日軍航母。列克星敦的TBD對翔鶴發射11枚魚雷，但依然全部射失[97]。此時上空擔任直掩的13架零戰擊落了3架野貓戰鬥機；不過日軍的直掩戰鬥機宣稱擊落了24架美軍飛機。[98]
此時翔鶴的飛行甲板已經嚴重損毀，另有223名乘員或死或傷，這艘航母已經無力再進行飛行任務。城島高次請求撤退，得到了高木的批准，12:10在驅逐艦潮號和夕暮號的陪同下向東北撤退。日軍直掩戰鬥機的飛行員宣稱共擊落39架美軍戰機，自身只有兩架零戰被擊落、兩架受損；但美軍在攻擊中的實際損失只有約克城的兩架SBD和列克星敦的3架野貓，不過在返航途中還有損失。[99]
10:55列克星敦的CXAM-1雷達偵測到了68海里（126公里）以外日機來襲，並引導9架F4F起飛攔截。美國人對日本魚雷機的高度嚴重低估，其中6架戰鬥機駐守在比敵機實際高度低得多的位置（2,500和8,000英尺（760和2,440米）），使得日機從頭上飛過（10,000和13,000英尺（3,000和4,000米）），未能成功攔截[100]。由於前一晚日軍魚雷機損失慘重，這次的攻擊日機無力對兩艘航母同時發動魚雷飽和攻擊。日軍魚雷機領隊嶋崎重和海軍少佐分配了14架魚雷機攻擊列克星敦號，4架攻擊約克城號。在日軍魚雷機降低高度進入攻擊位置時，一架F4F擊落了一架日軍魚雷機，而在附近巡邏的8架約克鎮號的SBD則擊落3架；與此同時，有4架SBD被護航的零戰擊落，機組人員總共8人全數戰死[101]。
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日軍於11:13開始攻擊，此時兩艘航母相距3,000碼（2,700米）。美軍護航艦艇開始奮力以防空火力迎擊：圍繞着約克鎮號的是巡洋艦阿斯托里亞號、波特蘭號和切斯特號，以及驅逐艦拉塞爾號、哈曼號、埃爾林號；屏護着列克星敦號的則包括巡洋艦明尼阿波利斯號、新奧爾良號，驅逐艦戴威號、莫里斯號、安德森號和菲爾普斯號。攻擊約克城號的4架魚雷機全數射失，但另一邊列克星敦號的轉向半徑比約克鎮號大得多，前去襲擊的魚雷機成功對其實施了鉗形攻擊。11:20列克星敦號命中兩枚九一式魚雷：第一枚卡在了左舷的航空燃油儲存槽中，汽油蒸汽遂瀰漫於各艙室，此時無人發覺；第二枚命中左舷主水管，使得前部3個鍋爐艙水壓降低，迫使艙內的鍋爐停機。但列克星敦號此時依舊可以憑藉剩下的鍋爐達到24節（44公里每小時）的速度。兩架魚雷機將目標從列克星敦號轉為明尼阿波利斯號，但沒有命中。日軍飛機有4架被防空火力所擊落。[102]
33架日軍俯衝轟炸機為了從上風位置攻擊而轉彎，因此比魚雷機晚了3、4分鐘才開始攻擊。日機從14,000英尺（4,300米）開始俯衝，19架撲向列克星敦號，14架則以約克鎮號為目標。日軍的戰鬥機與列克星敦號的4架直掩戰鬥機纏鬥，成功掩護了俯衝轟炸機對列克星敦號的攻擊，但約克鎮號上空的兩架戰鬥機成功干擾了攻擊約克鎮號的日機。列克星敦號有兩枚炸彈命中以及數發近失彈，12:33發生火災。11:27約克鎮號飛行甲板中部被一枚250千克半穿甲炸彈擊中，炸彈成功穿透了4層甲板後引爆，對機庫造成嚴重的結構損壞，66名船員陣亡或者重傷。多枚近失彈（可能達12枚）同樣對約克城號水線下的船體造成破壞。約克鎮號有3座鍋爐因為回火而被迫關閉，但30分鐘後又重新開機。兩架日軍俯衝轟炸機被直掩的戰鬥機擊落。[103]
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日軍飛機相信他們已經擊沉了兩艘美軍航母，開始撤退，但途中碰上了直掩戰鬥機以及SBD。在接下來的空戰中，美軍失去了3架SBD和3架F4F，換來了日軍3架魚雷機、1架俯衝轟炸機、1架零戰被擊落。12:00美日雙方的攻擊機群已經在各自的返航路上。在返航途中雙方的機群擦身而過，又引發了多次交戰。在保衛TF17的行動中美軍損失了3架戰鬥機和6架SBD。[104]
雙方的攻擊機群在12:50到14:30之間陸續回到各自的母艦。列克星敦號和約克城號儘管受到損傷，但依然能進行飛機降落作業。在回收的過程中由於種種原因，美軍又損失了5架SBD，2架TBD和一架F4F；日軍則損失一架零戰，5架俯衝轟炸機和一架魚雷機。着陸後的飛機中，又有3架零戰，4架俯衝轟炸機和5架魚雷機因為無法修復，被立即推進海裏。[105]
隨着TF17的回收作業的展開，弗萊徹評估了他目前的處境。返回的飛行員報告他們重創了一艘航母，但另一艘逃脫了攻擊。弗萊徹自己這邊則是兩艘航母均已受損，而且戰鬥機損失尤其嚴重。由於尼奧肖號被擊沉，燃料如今也成了問題。14:22費奇告知弗萊徹他收到了報告，稱無線截獲的通信告知日軍還有兩艘完好無損的航母。弗萊徹判斷自己面臨着日本人壓倒性的空中優勢，於是選擇讓TF17從戰鬥中撤退。他電告麥克阿瑟日本航母的大概位置，建議後者使用陸基飛機發動攻擊。[106]
14:30原向高木匯報，現在只剩下24架零戰，8架俯衝轟炸機和4架魚雷機可堪使用。高木對他的艦隊的燃油存量非常憂慮：巡洋艦已經只剩下50%左右，驅逐艦則更是低到20%。15:00高木電告井上他成功擊沉兩艘航母，一艘約克城號，另一艘是薩拉托加級航母；但飛機損失嚴重，無力再為攻略部隊提供空中支援。井上早些時候已經得知偵察機發現了克雷斯的艦隊，此刻他下令入侵部隊返回拉包爾，將MO作戰推遲到7月3日，然後下令他的部隊在東所羅門群島集結，準備發起RY作戰。瑞鶴和護航艦艇遂回到拉包爾，而翔鶴則返回日本。[107]
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列克星敦號上的損管隊奮力撲滅了大火，讓戰艦重新恢復運作，但12:47一台沒有人注意到的電動機產生的火花，點燃了瀰漫在艦中控制室的汽油蒸汽，引發了大爆炸，燃起了大火，25人喪生。14:42發生了第二次爆炸，造成了另一場大火。第三次爆炸發生在15:25到15:38之間，船員報告火勢已經無法控制。17:07列克星敦號船員開始棄艦。在所有乘員、包括費奇和船長都撤離後，驅逐艦菲爾普斯號19:15對着烈焰中的列克星敦號發射5枚魚雷。列克星敦最終在19:52沉沒（15°15′S 155°35′E）。全船2951名成員中，有216人伴隨着列克星敦號長眠於海底，一同消失於海面上的還有36架飛機。其後菲爾普斯號和其它救援船隻立即撤離，趕往與先行離開的約克城號會合。TF17隨後退往西南。晚上麥克阿瑟電告弗萊徹，他派出了8架B17轟炸了運輸船隊，敵人已經往西北撤退。[108]
當晚，克雷斯讓燃油已經嚴重不足的霍巴特號以及引擎故障的沃爾克號離開前往湯斯維爾。他經由無線電通信已經得知日本人的船隊已經離開，但因為不知道弗萊徹已經撤退，他一直讓TF17.3在珊瑚海巡邏，以防日本人再度進攻莫爾茲比港。[109]
5月9日，TF17轉往東，經新喀里多尼亞以南退出了珊瑚海；此時約克城號還有35架可用的作戰飛機（15架戰鬥機、16架SBD和7架TBD）[110]。尼米茲命令弗萊徹在湯加塔布島加油後，讓約克城號返回珍珠港。弗萊徹安排拉塞爾號和埃爾文號在艦隊後方20海里（37公里）處，充當雷達預警，以防日軍追擊[111]。當日美國陸軍的轟炸機襲擊了德博因和神川丸，但戰果不明。同時因為TF17杳無音信，克雷斯判斷TF17已經撤離該地，10日01:00，因為一直沒有收到日本人向莫爾茲比港進攻的訊息，他決定返回澳大利亞，11日抵達聖靈群島熙德港（湯斯維爾南邊130海里（240公里））。[112]
5月11日弗萊徹派出巡洋艦明尼阿波利斯號、新奧爾良號、阿斯托利亞號以及三艘驅逐艦前往埃法特，與哈爾西的TF16會合[113]。
另一邊，5月8日22:00山本嚴令井上重新發起進攻，摧毀殘存的美軍艦艇，完成MO作戰。不過井上並沒有撤銷召回船隊的命令，只是命令五藤和高木追擊珊瑚海的盟軍艦艇。但是高木由於艦船已經燃油見底，9日基本上都在加油。9日深夜，高木和五藤航向東南，然後轉向西南，進入珊瑚海。德博因的水上飛機10日早上也出發協助搜索TF17。但此時弗萊徹和克雷斯早已離開該地區。10日13:00，高木判斷敵軍已經離開，於是返回拉包爾。山本認同了高木的見解，下令瑞鶴返回日本補充飛機。同時神川丸也打包撤離德博因。[114]
5月10日，RY作戰開始。但12日艦隊旗艦沖島號佈雷艦被美軍潛艇S-42擊沉，登陸被迫推遲到17日。同時哈爾西的TF16到達了埃法特附近，5月13日向北駛向瑙魯。5月14日，尼米茲得到了聯合艦隊即將對中途島發動攻擊的情報，遂命令哈爾西務必在次日讓日本偵察機看到他的存在，然後火速趕回珍珠港。5月15日10:15，一架從圖拉吉來的日軍偵察機在所羅門群島以東445海里（824公里）發現了TF16。哈爾西的佯動奏效了：井上擔心他的部隊暴露在美軍飛機之下，立即下令中止RY作戰，所有船隻返回拉包爾和特魯克。TF16則在返回埃法特加油後，19日啟程，26日抵達珍珠港。約克城號也於次日抵港。[115]
翔鶴在路途中遭遇風暴，但依然必須全速航行以擺脫美軍潛艇的追擊，雖然因此而使得艦艏大量進水，幾近傾覆，但依舊掙扎着在5月17日回到了日本吳市。瑞鶴在特魯克短暫停留後也於21日抵達吳市。美軍在沿路部署有8艘潛艇作為監視，但這些潛艇都沒能取得攻擊機會。軍令部估計需要兩到三個月的時間才能修好翔鶴，並且補充飛機。因此雙鶴缺席了山本在中途島即將上演的大戰。7月14日雙鶴復歸聯合艦隊，並在此後的美日航母戰鬥之中扮演關鍵角色。五艘支援MO的伊級潛艇被重新部署，3周後參加對悉尼港的進攻。但伊28在返回特魯克時被美軍潛艇遍羅魚號擊沉，全艇無人生還。[116] 另有一艘潛艇特里同號目擊到6,700碼（6,100米）外有一艘航母，很可能就是翔鶴號，但特里同號沒辦法拉近距離射擊[117]。
此戰是世界上首次交戰雙方的作戰艦艇都沒有直接目視到對方、也未能直接向對方開火的海上作戰；在進攻中將作戰艦艇的火炮取而代之的是各種作戰飛機。因此參戰各方的指揮官是在進行着一場從未有過的航空母艦之間的對決，而對於這種新形態的海戰，雙方都嚴重缺乏經驗。根據H. P. Willmot的評論，指揮官們「必須在廣闊的戰場上搏殺，這遠超出以往的經驗。戰場上通信困難，真假難辨，然而雙方的移動速度卻突飛猛進，這極大地壓縮了能用於作出決定的時間。」[118] 正因為要以更快的速度作出決定，日軍一開始就吃了虧：井上遠在拉包爾，無法做到實時掌握情況從而有效指揮軍隊，而反之弗萊徹則一直在他的航母上。參戰的日軍將領之間在交換重要訊息時往往十分遲緩[119]。
飛行員方面，訓練有素的日軍飛行員比美國同行們表現出了更高的水平，在飛機數量相同的情況下取得了比美軍更大的戰果。5月8日日軍飛機對美軍航母的空襲中的組織協調程度要優於美軍對日軍航母的進攻。但是，日軍蒙受了更嚴重的機組損失，共有90名飛行員在行動中喪生，相比之下美軍只損失35人。日軍由於自身僵化的訓練體制，同時缺乏足夠的有經驗的預備役飛行員，面向新手所提供的進階訓練課程也不足，凡此種種因素導致日軍在行動中所損失的大批飛行骨幹實際上後繼無人。自珊瑚海一戰伊始，日軍的精英飛行員即持續不斷地被消耗掉，終至1942年10月幾近損失殆盡。[120]
另一方面，雖然美國人在此戰中的表現並不理想，他們卻從中吸取教訓，改進自己的航母戰術和裝備，包括戰鬥機的戰術、攻擊機群之間的協調、魚雷機的改進，還有增設高射炮等防衛手段，對於日後的戰鬥大有裨益。雷達在此戰中作用有限，但隨着技術進步，以及盟軍的使用經驗逐漸豐富，雷達在美國海軍中的地位與日俱增[121]。同時在痛失列克星敦號之後，美國改善了航空燃油的存儲方式，亦對損管程序作出修改：約克城號的一名機械師，奧斯卡·W·邁爾斯指出，正是機庫內的汽油火災最終導致了列克星敦的災難。他提出了改進方法，在油管使用完畢後就立即排空，並且加注二氧化碳，以防這種情況再度發生。他的提案立即在所有的美國航母上推行[122]。本次作戰中美國的陸基飛機和海軍之間的協調也不佳，但這一點同樣在逐步改善[123]。
珊瑚海以後，美日航母還將會繼續在中途島海戰、東所羅門海戰、聖克魯斯群島戰役以及1944年的菲律賓海海戰中廝殺。這一連串戰鬥一步一步地撥動着勝利的天秤，最終導致了太平洋戰爭的結局。[124]
雙方在戰鬥後都宣稱自己取得了勝利。單就擊沉艦艇而論，日軍取得了戰術上的勝利：日本人擊沉了一艘艦隊航母、一艘給油船以及一艘驅逐艦，總噸位41,826長噸（42,497公噸）；代價是一艘輕型航母、一艘驅逐艦和幾艘小型艦艇，總計19,000長噸（19,000公噸）。單單列克星敦號的沉沒，就意味着美軍喪失了在太平洋戰場上25%的航母數量[125]。大本營在向公眾發佈消息的時候，誇大了日軍的戰果，同時減少了自己的損失[126]，導致日後的大本營發表開始越來越離譜。
但在戰略層面上，盟軍取得了本次戰鬥的勝利。日軍從海上進攻莫爾茲比港的計劃被盟軍挫敗，減輕了日軍對美國和澳大利亞之間的海上運輸線路的威脅。雖然約克城號從戰場上撤退後，美國人將該地區拱手讓給了對手，但日軍已經被迫中止了原本的作戰計劃[127]。不過日本並未太看重此次的得失，將之僅僅視為一次暫時的挫折；他們從這次戰鬥中，更是加深了自己對於盟軍作戰水平低下的成見，由此所帶來的過度膨脹的自信使日軍上下堅信在不久之後就要展開的航母大戰中日軍將必定戰勝美軍[128]。
對於盟軍來說，本次戰鬥首次使得日軍的攻勢受挫，一掃太平洋戰爭爆發半年以來盟軍連戰連敗的頹勢，士氣也隨之大振。莫爾茲比港戰略位置重要，若無本次戰鬥，很可能已經被訓練有素的日軍士兵輕鬆佔領；但正因為海軍的奮戰，使得莫爾茲比港暫時無恙。而盟軍雖然此時依舊處境不易，但一旦丟失這個在新幾內亞的立足點，接下來的反攻將會更加艱難[129]。
珊瑚海海戰其中一個最顯著的影響要數雙鶴缺席了隨後展開的中途島大戰。山本原定計劃要將雙鶴投入到對美軍航母的戰鬥中去，這樣日軍聯合艦隊就能達到6艘航母，再把祥鳳用來支援日軍對中途島的地面進攻，可以更大程度的轉移美國人的注意力。可是，日本人以為自己擊沉了兩艘美國航母，但美軍依然還擁有兩艘航母企業號和大黃蜂號，可以用這兩艘航母來防衛中途島。美軍航母的載機數量普遍比日軍航母要多，再加上中途島的陸基飛機，在即將發動的戰役中聯合艦隊在飛機數量這一項上依然不能佔據絕對優勢。而實際上日本人的不順利是在於在中途島將會遇到3艘美國航母：約克城號儘管在珊瑚海一役受創，但依然堪用；憑藉着美國強悍的工業能力，5月27至30日約克鎮號在珍珠港接受了緊急維修後，得以再度披掛上陣，調回了中途島。約克鎮號在中途島大戰之時，直接重創了其中兩艘日本航母；同時也正是約克鎮號代替了另外兩艘美國航母，經受了日軍航母的反擊。[132]
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美國人採取了比較冒險的戰略，盡一切努力在中途島集中可能多的兵力，有別於此，日本人根本沒打算讓雙鶴投入到中途島中去。他們既沒有把翔鶴剩下的飛機轉移給瑞鶴，也沒有給瑞鶴補充替補飛機，導致瑞鶴在此駐守，沒有發動下一步攻擊，也無法伴隨聯合艦隊出征中途島；而翔鶴自己則因為飛行甲板受損而無法起降飛機，必須在船塢裏待上差不多三個月。[133]
歷史學家H. P. Willmott、Jonathan Parshall和Anthony Tully認為山本把寶貴的戰力分出來給MO作戰，是個嚴重的戰略錯誤。既然山本已經決心在中途島與美國航母進行一場決定性的會戰，那麼他就不應該分散他的主要參戰兵力到像MO作戰這樣的次要作戰中去，尤其是艦隊航母就更不應該如此。山本的決定使得日軍兵分兩路，中途島也採取類似分兩路主副部隊分別進攻誘敵的策略，使得美軍得以各個擊破。Willmott更加認為，如果兩場作戰都是同等重要的話，那麼日軍的所有艦隊航母都應該只投入到其中一場戰鬥中去以確保勝利。而山本的分兵使原本只是次要目標的MO作戰必須取勝後，才能進行更加重要的中途島會戰。[134]
此外，山本顯然沒有領會珊瑚海一戰的至關重要的弦外之音：美軍破譯了日軍密碼，出乎意料的在正確的時間、正確的地點等待着日軍的到來；而美國海軍也充分展現了自己的水平和意志，以一艘航母為代價，來對日本航母艦隊群造成嚴重的傷害。而這一幕在隨後的中途島再次上演，導致日本一戰損失4艘艦隊航母，其聯合艦隊的核心進攻兵力毀於一旦，喪失了太平洋戰場上的主動權。Parshall和Tully指出，美國的工業實力優於日本，日本人在中途島所失去的數量優勢，是再也無法彌補回來的了。他們如此評價：「珊瑚海一戰是日本國運的分水嶺，不過要到中途島才會清晰地顯示出來。」[135]
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雖然此役促使了一個月後中途島海戰美軍的優勢，但在時值日軍仍佔有主導力量的狀態下，當下看到戰術上的失敗與損失，造成澳大利亞以及駐澳美軍起初對戰鬥的結果很失望，他們擔心MO作戰僅僅只是一個前奏，對澳大利亞本土的進攻還在後頭，日軍不會因為此次的挫敗而放棄作戰。在5月底的一次會議上，澳大利亞戰爭委員會形容本次戰鬥事先盟軍就已經得知了日本人的企圖，只是得到這樣的結果，「相當令人失望」。麥克阿瑟在給澳大利亞總理約翰·科廷的報告中，有這麼一句話，「自戰爭伊始，導致了西太平洋的災難的各種因素」至今依然存在，日軍只要投入海軍的主要兵力，就依然可以在任意一處地方發動進攻。[136]
然而由於中途島中日本人蒙受了慘重的損失，再也無力從海上進攻莫爾茲比港，迫使日軍只能改從陸上進攻。7月21日，日軍從布納和果納沿着科科達小徑發起了科科達小徑戰役，進逼莫爾茲比港。不過此時盟軍已經增派軍隊趕往新幾內亞（大部分是澳大利亞軍隊），第一個抵達的便是5月15日即從湯斯維爾上船的澳大利亞第14旅[137]。增援的部隊阻滯了日軍的攻勢，最終在1942年9月遏止了日軍對莫爾茲比港的進攻，並在米爾恩戰役中成功從日軍手中保衛住了一處盟軍基地[138]。
同時，盟軍7月得悉日軍已經開始在瓜島建設機場。憑藉這個機場，日軍將能威脅通往澳大利亞的航線。為防患於未然，美軍選取圖拉吉島和瓜島靠近澳大利亞的地方作為首個攻擊目標。日軍在莫爾茲比港和中途島所蒙受的失敗，使得在應對美軍在圖拉吉和瓜島的攻勢時無法從日軍的其他據點處得到有效的支援：即使是距離這兩個島嶼最近的大型基地拉包爾，也仍然在4個小時的飛行距離之外。[139]
1942年8月7日，一萬一千名美國海軍陸戰隊士兵登陸了瓜島，另有3000名陸戰隊佔領了圖拉吉和附近島嶼[140]。圖拉吉及周邊島嶼的日軍寡不敵眾，幾乎全軍覆沒；而登陸瓜島的美軍則佔據了日本人正在修建的機場，後將其命名為亨德森機場[141]。此舉拉開了長達半年的瓜島戰役以及所羅門群島戰役的帷幕，美日雙方的海陸空力量在此地頻繁交戰；這些戰役以及同時進行的新幾內亞戰役，日軍兵力在各處不斷損耗，又無力補充戰力，尤以海軍的衰落為甚，最終在南太平洋的門戶洞開，使得盟國最終獲得了對日戰爭的勝利[142]。
日軍的遲滯不前，還使得美國海軍陸戰隊1942年10月2日順利登陸富納富提，一支海軍建設營（海蜂）得以在圖瓦盧的其中三個環礁上建立機場，第七航空隊的B-24轟炸機隨之入駐。圖瓦盧環礁的機場此後此後作為中轉站，為1943年11月發起的塔拉瓦戰役及馬金戰役提供了保障。[143]
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