上午10时，就在日本联合舰队第一批164架作战飞机起飞之后，海航1师、2师在海航第一军副军长兼海航1师师长汪海涛大校的统一指挥下，240架作战飞机迅速的汇合到一起，然后向着东北方向飞去。这里面包括了80架鱼轰—3、80架歼轰—2、80架海歼—4架舰载作战飞机。
根据电报来看，他们距离日本联合舰队还有大概200海里左右，也就是说，按照海歼—4的平均巡航速度，200海里大概需要一个小时的时间。可是一个小时过去了，汪海涛的耐心也快到了尽头，他仍然没有发现日本舰队！“降低到2000米高度搜索，我们一定要找到日本联合舰队！”汪海涛感到非常奇怪，同时也紧张起来。
机群刚一穿出云层，汪海涛以及其他飞行员都大吃了一惊。海面上，一支庞大的舰队正在向西北方向航行，而处于舰队中心的正是那八艘舰队航母。让汪海涛惊讶的是日舰队上空，竟然密密麻麻的有近百架战机，其中至少有五十多架零式战斗机，看来敌人已经知道了自己被发现，已经准备好了防空作战。正在航母上空编队的零式战斗机也立即发现了俯冲下来的海歼—4，几乎同时，各艘战列舰、巡洋舰上的防空炮也开火了。
汪海涛等歼击机飞行员立即俯冲下去，想先干掉几架战斗机，这样后面跟进的轰炸机就更容易突破日舰队的防空网。汪海涛首先击落了一架迎面而来的零式战斗机，在双方的第一轮交火中，7架爬升的零式战斗机被打得凌空开花，而汪海涛亲自率领的海歼—4大队也损失了4架。随后，两个团共计76架海歼—4迅速摆脱战斗，再次上升高度，准备进行第二轮俯冲攻击。
空战打得异常激烈，由于空战经验不足，七十多架海歼—4很快就被零式战斗机赶出了日本舰队上空。翔鹤、瑞鹤、大鹰、云鹰四艘航母则将机库内的战斗机迅速的提升到飞行甲板上，准备加强舰队防空力量。日本联合舰队西北方向上，1师副师长徐亚晶上校与海航2师师长徐子峰大校率领的歼击轰炸机两个团与鱼雷轰炸机两个团在接到了汪海涛大校僚机发来的敌舰队情报后，立即将发动机的油门推到了最大功率上。
汪海涛算得上是最优秀的飞行员了，特别是所在部队都参加了对东京湾的偷袭作战。不过他们也只有一次俯冲攻击的机会，由于零式战斗机机动性能很好，一旦歼击机处于零式战斗机的下方，一般情况下很有可能直接面临零式战斗机的攻击，进而被击中坠毁。汪海涛在进行了第二次俯冲攻击之后，天空中还剩下六十多架海歼—4。既然不能爬升，那就利用海歼—4机体坚固，去和日军战斗机拼消耗战。
徐亚晶上校与徐子峰大校率领的四个团的轰炸机群也到达了日本舰队上空。虽然早有心理准备，但当两人一见到那密密麻麻的日本战舰，心里仍然是惊讶不已，。这时，汪海涛大校率领的护航战斗机已经打得很吃力了，日本舰队已经编成了防空阵型。不过，就在十多架零式战斗机迎面杀来的时候，徐亚晶上校首先率领俯冲轰炸机机群发动了进攻，当然这样的攻击也是异常危险的，因为此时的护航机部队正在与零式战斗机纠缠，没有及时抽身出来护卫歼击轰炸机。歼轰—2的速度要比鱼轰—3稍微快一点，因此也首先开始攻击。已经没有时间让徐亚晶上校等到鱼雷轰炸机群到达之后再发动攻击了。根据平时训练要求，首先要攻击的就是日军的航空母舰，这也是刘仁俊在后世基础上对海上空战进行研究后得出的结论，进而作为全军作战经典作战理论之一下发全军海航部队。
第一批两个大队24架歼轰—2投入了战斗。他们没有选择的余地，必须在被击落之前将炸弹扔下去。这24架歼轰—2上的飞行员没有一个犹豫，所有飞行员都只有一个念头，就是死也得把炸弹扔出去！24架歼轰—2的突击行动几乎没有什么收获。在他们进入日本舰队的防空火力网之前，就已经被杀来的零式战斗机击落了16架。徐亚晶上校的座机也在其中，而他在被击落的时候，他只发出了一道命令，那就是继续攻击。在突破了日军战斗机的拦截后，剩余8架歼轰—2进入了日本舰队防空炮火的打击范围。很快，四架歼轰—2就被猛烈的防空火炮撕成了碎片。
剩下的四架歼轰—2选择的是距离他们最近的龙骧号航母。在进入俯冲航道之前，又有两架歼轰—2被海面的防空炮火撕成了碎片，剩下的2架歼轰—2虽然都投下了炸弹，但却无一命中，这也是没有办法的事请，毕竟是第一次进行真实的作战行动。
此时，鱼轰—3开始攻击了。仍然是两个大队24架鱼轰—3分成了三个编队，他们同时对位于舰队西北方向上的大鹰号、冲鹰号、云鹰号航母发动了进攻。这样的进攻需要冒着极大的风险，日军的零式战斗机从高空俯冲而下，攻击距离海面不远飞行的鱼轰—3。这也是鱼雷轰炸机最脆弱，最危险的时候，几乎就是摆在那给战斗机打的。而这个时候零式战斗机的俯冲攻击对鱼轰—3来说，简直就是致命的攻击，可是没有办法，必须进攻进攻再进攻。
不到一分钟，8架鱼轰—3被零式战斗机的炮火击中。剩下的16架鱼轰—3都在距离自己所攻击的航母600到800米的距离上投下了鱼雷，随即转向，脱离航母防空圈。