被兩撥日軍攻擊後的第58特遣艦隊航母編隊甲板上變得一團糟糕。由於需要降落的艦載機太多，發生了混亂。一部分油料不足的美軍飛機不顧空勤指揮官的指揮搶着在跑道之上降落，導致了飛機在空中相撞的情況。還有一些搶跑道的飛機沒有及時鉤上阻攔索，一頭撞入已經降落的飛機之中，將一些飛機和地勤人員撞入了大海之中。空情指揮室中的指揮員們吼破了喉嚨也沒有使得情況好上一些。
米切爾中將在艦橋之中注視着亂糟糟的降落情況，不由得對那個未成見過面的日軍指揮官佩服萬分。能準確地計算好這一切，給美軍艦隊帶來最大的損失，甚至連美軍攻擊機羣返回的間歇都計算好了。不過這一點他有點高估南雲忠一了，南雲忠一的戰術之中，並沒有考慮美軍攻擊羣的返回時間，因爲偵察機並沒有帶來他是什麼時候美軍攻擊機起飛的消息。南雲忠一所計算的無非是用第一波攻擊機吸引美軍艦艇和艦載機的注意，以掩護第二波攻擊機羣而已。南雲忠一計算的第二點就是美軍起飛的直掩機一個小時後需要降落加油，第三波攻擊機羣正是在這個間歇之中派出的。
由於不僅是那些爲艦隊提供防空掩護的戰鬥機需要降落，還有大量的攻擊機需要降落，而3艘大型航母起火燃燒無法提供降落條件，兩艘護航航母受傷影響了降落的速度，降落的混亂狀況還在持續，所有人都在盡力向辦法儘快將已經燃油告警的飛機降落到甲板上來了。很多人都沒有注意到其實天上已經沒有了美軍艦隊的直掩機。就在這個時候，日軍第三波攻擊來臨了。
11點20分，從日軍乙隊航母上起飛的47架攻擊機以貼近海面的方式飛入了美軍艦隊的範圍。第三波的日本攻擊機全部都是攜帶着800公斤重魚雷的流星式攻擊機，沒有一架是護航戰鬥機。三艘美軍軍艦上燃起的大火成了最好的方向標，他們很早就發現了目標，然後改爲貼着海面飛行，這樣一來，美軍艦艇上的雷達就沒有提前發現他們，因此沒有提前發出警報。而美軍艦艇上空盤旋的艦載機飛行員的目光都放在航母的甲板上，想找到了一個落腳之處，也就沒有注意到上方被塗成與大海相近的藍色的日軍攻擊機。直到一艘外圍的驅逐艦發現了來襲敵機，無線電中才出現美軍驚恐的呼叫。
從驅逐艦上空掠過，從戰列艦和巡洋艦上空掠過，日軍攻擊機並沒有將寶貴的魚雷留給這些唾手可得的獵物，因爲日軍飛行員已經被告知，所有的魚雷將被用來對付美軍航空母艦。只有美軍航空母艦，纔是大日本帝國海軍最大的威脅，其他再大口徑的戰列艦都不是，日本海軍已經徹底轉上航母至上的路子了。
還有燃油的美軍戰鬥機向着日軍攻擊機迎來，但是要擊中這些幾乎貼着海面飛行的飛機並不容易，很容易一頭栽進大海之中。美軍軍艦上的近程防空火力全開，一時間天上子彈橫飛，交叉的火力使得一小半日軍攻擊機根本沒有飛臨航母上空就被打得凌空爆炸。
剩下的流星式攻擊機則成功突破空防，進入到核心防禦圈中，十多艘航母結成了幾個編隊正在那裡收回飛機。沉重的魚雷被投擲到水中，它們在慣性的作用下沉入水中十多米，然後漂浮起來，在發動機的推進下以30多節的高速向着美軍航母飛馳而去。美軍航母編隊顧不得回收飛機，趕緊機動躲避。一時間海上到處都是魚雷航行留下的尾跡，當然，那些投彈完畢拉起準備逃離的流行式攻擊機則陷入美軍高射炮火的網絡，並在美軍戰鬥機的追趕之下損失慘重，最後只有10架不到的流星式攻擊機飛到了關島上空。
二十多具直航魚雷給美軍航母編隊造成了更大的影響。相比美軍的魚雷，經過了重重考驗的日軍的魚雷更加有效，很快那3艘已經被拋棄的航空母艦由於停止在海面之上無法躲避，就被命中了十多枚，開始了下沉。兩艘受傷的護航航母也紛紛中彈，由於一側進水太多導致了艦身失去了平衡，甲板上尚未固定的飛機和其他物品紛紛滑向另外一邊，進一步加大了傾斜的角度，過了不久艦長便判斷無法挽回結果，不得不宣佈旗艦。
其他的直航魚雷還擊中了一艘大型航母，魚雷的爆炸影響到了發動機艙，導致一部分動力的喪失，速度下降到15節。負責掩護航空母艦的兩艘巡洋艦也分別被魚雷命中，不過他們的水線下裝甲比較厚實，水密隔艙也發揮了作用所以損失不大。
米切爾中將將望遠鏡放下，透過列剋星敦號航空母艦高高艦橋上的舷窗，他可以觀察到整個航母艦隊的情況，現在顯然航母艦隊發生了更大的混亂。他不得不要求整個艦隊停下來，去救助那些受傷的軍艦，並將落水的飛行員和水兵們打撈起來。他的心情相當不好，在這短暫地停止回收飛機的二十多分鐘中，他親眼看到有至少六十多架飛機由於耗光燃油而掉進了大海，這比攻擊機羣在關島上空的損失還要大。
在關島上航空基地上，角田覺治中將正在指揮士兵撲滅因爲美軍轟炸燃起的大火。一架又一架艦載機出現在天際，然後降落在跑道之上。角田覺治中將可以看出其上的飛行員非常的疲憊，畢竟他們已經在空中飛翔了近3個小時，而且經歷了一次生死之戰。但是這些飛行員並沒有想到休息，他們跳下飛機，呵斥地勤趕快給飛機加油，並重新裝上炸彈或者魚雷。很顯然他們將再次出發進行交戰，而這一次，角田覺治中將手下的第五基地航空部隊將傾巢出動，在這些艦載機的帶領下飛臨美軍艦隊的上空。
在之前兩個小時的轟炸中，角田覺治中將非常滿意新添置的高射炮引信，它們發揮了重要的作用，炮彈可以在飛臨美軍飛機周圍的時候自動爆炸，省去了調整定高引信的時間和經驗，只需要將炮彈對準來襲飛機射出去，並估計好提前量即可。三十多架美軍的俯衝轟炸機中的一些就是被這種帶近炸引信的高射炮彈所擊落的，另外一些則在跟日本海軍的雷電戰鬥機的交戰中被擊落。角田覺治中將自豪地覺得從今天開始，日本海軍和陸軍的防空情況就將大大的改善，那些落在關島上的美軍飛機就是很好的證明。
半個小時後，角田覺治中將目送了一架又一架飛機從兩條跑道上起飛。除了從航母上飛來的50多架艦載機外，還有已經在這裡的60多架雷電式戰鬥機和其他120架流星式攻擊機，這一次日軍的艦載和陸基飛機一起，將出動230架。而不僅僅有這些，當他們飛到美軍艦隊上空的時候，從日軍航母上起飛的最後一波攻擊機羣82架飛機將率先飛臨美軍艦隊上空吸引可能的美軍艦載機火力。對於這超過300架飛機的最終一擊，角田覺治中將充滿了信心，他對這一次“穿梭攻擊”的節奏掌握非常感佩服，南雲忠一的確是大日本帝國海軍航空軍中的“第一人”。
一個小時的時間過去了，第58特遣艦隊終於將落水的人員打撈了起來，還有十多架飛機的飛行員沒有來得及爬出駕駛艙，跟他們心愛的戰機永遠地沉入了太平洋底。米切爾趕緊命令剩下的航母放出一些殲五熊貓式戰鬥機來進行防空掩護，並且讓各艦確認高射炮引信必須更換爲傳統的定高引信。雖然表面上看不出來，但是身穿整齊將官制服的米切爾中將十分的擔憂，到這個時候美軍都還沒有發現已經派出了三波攻擊機羣的日軍的位置，美軍偵察機幾乎將附近的空域都搜索了一遍，除非日本航空母艦在第58特遣艦隊艦載機覆蓋範圍之外。結合前三波攻擊機羣出現的位置，米切爾終於下定了決心，命令全部艦隊向西面航行而去，同時偵察機儘量靠近西面進行搜索。
就在全隊專向西面的時候，艦隊的防空警報再次響起，日軍航母第四波攻擊羣82架飛機出現在了天邊。首先起飛的殲五熊貓式戰鬥機加速向遠方趕去，他們將構建第一道空中的防線，這些來自中國的戰鬥無論是飛行速度還是可操縱性方面，都比f6f要好，而難能可貴的是，他們的控制系統跟美軍的控制系統差別不大，所以美軍飛行員只需要經過簡單的培訓就可以駕駛這種飛機。更多的戰鬥機一架一架從美軍航母的飛行甲板上起飛，所有人都知道現在是爭分奪秒的時間，雖然正午的陽光曬得甲板和飛機發燙，但是現在大家都顧不得這些了，紛紛發揮了自己最大的能力。
後面起飛的是f6f戰鬥機，他們還需要經過一段時間才能爬升到指定高度。這個時候，先前起飛的四十多架殲五熊貓式戰鬥機已經開始跟日軍的疾風式戰鬥機交戰。