金凯德少将的攻击时间是经过精确计算的，在范德格里夫特这双美军舰队设立在拉包尔最前线的眼睛的监视下，美军舰载机出击的时间选择得恰到好处。根据金凯德少将的计算，当美军舰载机飞到北华军航母舰队的上空时，北华军三分之一的战斗机和全部的轰炸机刚刚完成对拉包尔的空袭进攻，正在筋疲力尽地返回航母上准备加油装弹和休息，还有三分之一的战斗机在舰队上空飞行着，剩下的那三分之一的战斗机则停在航母飞行甲板上。在这个时候发动进攻，美军舰载机群将会获得一场只有在教科书上才会出现的“完美胜利”。实际上，舰载机群在攻击敌方航母时，不需要考虑空战能力较差的轰炸机和鱼雷机，只要对方战斗机被杀个措手不及，胜利就已经近在咫尺。同时，美军运气非常好，北华军被企业号航母吸引去了足足120架舰载机，包括32架宝贵的战斗机，进一步地削弱了北华航母的战斗机力量。
但北华军这边也有运气，也有冷静理智的指挥官。如果蒋斌老老实实地执行方念祖下达的那种“主次不分、用意不明”的命令，那么当美军舰载机群扑来时，北华军剩余的所有轰炸机都在拉包尔上空，鱼雷机则毫无招架之力，四艘航母的战斗机只剩下70架，并且会有超过40架停在航母上或处于疲惫的飞行状态中，只有不到30架还能有效地保护整个舰队，接下来发生的战斗毋庸置疑会是一场局势一边倒的美军飞机对北华军航母的大屠杀。由于蒋斌把两艘航母开到了正东一百多公里外，使得北华军提前13分钟就发现了来袭的美军机群，获得了这场海战中极其宝贵的“生死13分钟”。
来袭的美军舰载机群主要分成两个大波次，第一波次是从列克星敦号和萨拉托加号上起飞的145架飞机，第二波次是从企业号上起飞的45架飞机，总计190架，包括82架F4U海盗式战斗机、68架SBD无畏式俯冲轰炸机、40架TBD蹂躏者鱼雷攻击机；此时北华军的四艘航母共有155架飞机，包括86架战斗机（台湾库页二舰34架，朝鲜琉球二舰52架）、43架俯冲轰炸机（都属于朝鲜琉球二舰）、26架鱼雷机（都属于朝鲜琉球二舰）。
北华军的这155架飞机里，鱼雷机都蓄势待发，轰炸机却都挂着攻击陆地的陆用炸弹，战斗机分成两部分，一半在航母上休息，一半在空中戒备。
蒋斌知道，自己必须要迅速下达命令，即便下达最糟糕的命令，也好过犹豫不决而浪费已经不能再浪费一秒钟的时间了。
参谋军官紧张地道：“敌机还有7分钟抵达我舰上空！还有20分钟抵达拉包尔湾！”
蒋斌断然道：“给台湾库页发去警告！要求他们立刻起飞所有战斗机！朝鲜琉球的所有轰炸机立刻起飞！不换炸弹！护航战斗机立刻升空作战！在航母上加油的战斗机在加完油后立刻起飞参战！鱼雷机最后起飞！轰炸机和鱼雷机向南飞行！钻入云层待命！朝鲜琉球立刻全速向北开进！”
“是！”指挥室内的军官们一起凛然领命。
4时20分，美军舰载机群距约克公爵岛还有7分钟航程，距拉包尔湾还有20分钟航程；北华军朝鲜号和琉球号航母上空的护航零式战斗机全速爬升，斯图卡俯冲轰炸机迅速起飞，钻入云层，飞向南面，原本降落加油的第二波零式战斗机随之一架接一架起飞，在海面低空处组成战斗队列；与此同时，台湾号和库业号航母上空的护航零式全部飞向正东，迎战来袭的美军机群，在航母甲板上休息的第二波零式随之一架接一架起飞；
4时22分，美军舰载机群距约克公爵岛还有5分钟航程，距拉包尔湾还有18分钟航程；朝鲜号和琉球号以34节的最大速度向北航行，台湾号和库业号以34节的最大速度向南航行，全速离开拉包尔湾。护卫航母的巡洋舰和驱逐舰全部进入战备状态，高射炮和高射机枪纷纷迎向正东方向，炮手射手在尖锐的警铃声中扑向战斗岗位，弹药手挥汗如雨地抬着弹药箱奔走在军舰甲板上。高级军官们站在瞭望塔上，在心潮起伏中举起望远镜望向天边。
4时28分，美军舰载机群陆续飞过约克公爵岛，在5000米高度处飞过朝鲜号和琉球号的上空，由于有浓密云层的保护，因此美军浑然不知下方有北华军的两艘航母，此时美军舰载机群距拉包尔湾还有12分钟航程；
4时35分，美军舰载机群距离拉包尔湾还有5分钟。这时，北华军全部的舰载机都已经升空起飞。美军舰载机群空袭总指挥是列克星敦号的飞行长克拉伦斯韦德麦克拉斯基海军少校，他瞪大眼，穿过层层乌云，驾驶飞机飞入2000米高度，映入他眼帘的是形状犹如人的左耳的拉包尔湾，远处的陆地一片墨绿，海面则一片湛蓝，深蓝色的海面上清晰地看到十几道雪白的浪花，那是全速开动的军舰所划开的浪痕尾迹。麦克拉斯基少校忍住激动狂喜的心情，用无线电向列克星敦号汇报道：“机群已经抵达拉包尔湾！看到了北华军的舰队！”
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此时是4时38分。
列克星敦号的指挥室内，空气仿佛凝固了。参谋人员们小跑着进进出出，哈尔西等高层指挥官则一动不动，喘着粗气，等着战斗和捷报，
“等等！”麦克拉斯基少校猛然间心头一颤，“只有两艘航母！这是怎么回事？另外那两艘呢？”
“Shit！”“Heaven！”“IsZero！”对讲机里传来嘈杂的叫喊声。麦克拉斯基少校急忙转过头，顿时浑身一冷，他看到一大波的零式呼啸着穿云破雾，从七千米高空中俯冲下来，漫天绽放满了密如繁星的弹火，霎那间就有十多架美机凌空爆炸或流星坠地。
属于朝鲜号和琉球号的52架零式战斗机兵分两路，已在空中的齐齐爬升到七千米高空，借助云层的掩护和遮盖，悄悄飞在美军机群的头上，继而由上至下地攻击美军机群；而从航母上起飞的则落在美军机群的后方，在三千米高度处一边全速飞行一边全力爬升，由下至上地攻击美军机群。属于台湾号和库业号的34架零式则正面迎战。
拉包尔湾的上空，风起云涌、电闪雷鸣，双方机群爆发了激烈的空战。
第一波飞来的美机是从列克星敦号和萨拉托加号上起飞的145架舰载机，包括60架海盗战斗机、53架无畏式俯冲轰炸机、32架蹂躏者鱼雷攻击机，北华军则有86架战斗机迎战。海盗的综合性能要超过野猫，使得北华军的零式与之展开激战时难度增加了很多，但飞行员们毫无惧色，奋勇迎战，一部分与海盗展开搏杀，一部分竭力截杀扑向己方航母的美军轰炸机和鱼雷机。高空中的零式劈头盖脑地扫射轰击来袭的美机，穿过爆炸美机形成的火球烟雾，掠向海面，继而齐齐犹如回旋镖般翻身回旋，再度展开攻击；低空中的零式长枪上扬，势如奔月般将头顶上的美机轰成一堆碎片，随即也穿过爆炸美机形成的火球烟雾，以达到顶峰的摩天轮般轨迹在高空中也齐齐翻身回旋，继而发动俯冲攻击。
战况异常激烈，北华军的零式主要是全力截杀美机的轰炸机和鱼雷机，并不想浪费过多的力量与海盗展开格斗。风雷滚滚的天空中，零式一边竭力甩开海盗的纠缠，一边猛烈攻击无畏式和蹂躏者。冲向北华军航母并且准备投掷炸弹或发射鱼雷的无畏式和蹂躏者接连不断被在其后方将其咬住的零式给击落，而零式也连续被后方将其咬住的海盗不断击落。令人眼花缭乱的弹火犹如一千道闪电齐齐在天空中闪耀乱舞，被击伤击落的飞机划开的烟柱尾迹纵横交错，加上此起彼伏被击中油箱而凌空爆炸的飞机火球和仙女散花般漫天纷飞的飞机碎片，雷鸣般的爆炸声响彻云霄且在云层间滚滚回荡，使得台湾号和库业号航母的上空彷佛进行着一场盛大的烟火表演。
护卫台湾号和库业号的四艘重巡和两艘驱逐舰全部全力对空开火，怒剑狂花般的防空炮弹在舰队上空的半球形天际间绽放开密密麻麻的霹雳烟团，整个画面犹如一张巨大的宣纸上突然下了一场黑色的小雨，被防空炮火击中的美机四分五裂，飞机残骸和炮弹壳簌簌而落，激得海面上浪花滔天、波澜万点，航母的周围更加是恶浪滔天、水柱如林，坠毁且着火的飞机犹如流星般猛然栽下来，扎入海里后立刻发生大爆炸，炸起冲天的水柱，已经展开俯冲投弹的美军轰炸机在其身后穷追不舍的零式展开的围追堵截中准确性很低，一颗颗炸弹从天而落后都落在航母的周围，炸起参天大树般的巨浪，飞上天的海水随即化为瓢泼暴雨。台湾号副舰长程法侃在事后描述道：“...这种海空大战的壮观程度甚至都有一种壮美的味道在里面，充满了战争的美。场面的壮观程度是笔墨完全描写不出来的，只有亲身参与其中才能彻底感受到这种让你浑身血液沸腾的宏伟意境。巨响震耳欲聋，军舰在全速开动，劈波斩浪，浪花的轰鸣声犹如山崩海啸，而军舰上的所有防空炮和高射机枪都在倾泻弹火，爆鸣声如雷贯耳，天空中的飞机在呼啸、开火、爆炸，迅雷火雨般逆飞上天的防空炮弹也在漫天爆炸，乌云在火光中化为了火烧云，整个天空仿佛都在燃烧，波澜迭起、云雾涌动，气浪的涡流清晰可见，而海面也在鼎沸，恶浪翻滚、水柱冲天，坠毁在海面上的飞机熊熊燃烧、剧烈爆炸。其场面之壮观，千言万语都难以形容其一二。钢铁做的战舰在海面上乘风破浪，钢铁做的飞机在天空中绞杀格斗，钢铁与钢铁的撞击中不断绽放迸发出闪电滚雷，这真是天空与大海的撞击。...”
护卫航母的零式们表现勇猛，浴血奋战、殊死格斗，死死地拖住了第一波飞来的美机，但鏖战二十分钟后，美军的第二波飞机也呼啸而来，这是从企业号航母上起飞的45架飞机，包括22架战斗机、15架俯冲轰炸机、8架鱼雷攻击机。此时，北华军的零式战斗机已经击落了70多架美机，自身也损失了20多架，美军新参战的45架飞机立刻使得本来就已经绷紧了的战局陷入了极大的危机中。
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5时01分，美军的六架俯冲轰炸机在库页号正上方五千米高度处展开全速的垂直俯冲，六颗炸弹在机腹下脱离而落，直挺挺落向全速开动着的库业号。库页号的航海长命令道：“左满舵！”
六颗炸弹有五颗在库业号的正右方和后方炸开来，五团二十多米高的巨大水花在海面上冲天而起，还有一颗则结结实实命中库业号飞行甲板中部，霎那间炸雷滚动，在二层机库里猛然炸开的炸弹火球从甲板的落弹窟窿口出咆哮而出，犹如一团红色的巨大水花在航母上冲天而起。正在机库里工作的几十名地勤人员和机械维修师齐齐被炸得血肉横飞，烈焰在机库里贯穿着呼啸横扫，上千度的气浪使得整个机库成了一个喷火筒，一半的机库被烈焰淹没，另一半的机库则被滚烫的空气和浓烟给填满，共有上百名舰员被烧死或烧伤烫伤。飞行甲板则被炸开直径超过十米的巨大破洞，甲板与二层机库之间的薄弱装甲也被爆炸冲击波炸穿多处，几条炙热通红的火蛇从炸穿的地方猛窜而出。甲板上和二层机库里鲜血四溅、伤者遍地，横七竖八的尸体和伤员倒在血泊里，受伤的舰员惨叫呻吟着艰难蠕动，部分木制结构的地方开始蔓延开火势，被炸断的电线滋滋滋地冒着电火花，被炸断的导气管则喷出可燃气或毒气。
军官们汗流浃背地指挥着抢险救人，舰员们各司其职，抬着担架、扛着医药箱的医护兵抢救伤员或搬运尸体，负责救火的官兵通过水泵抽取海水灭火，维修师扛着钢筋木板和电焊工具去维修飞行甲板和受损舰身，电气维修师急匆匆地修复导气管和线路，底舱的医院里，白大褂红得像屠夫的军医们在剧烈晃动的无影灯下挥汗如雨地给伤员做手术。