На рассвете 8 мая Такаги вновь выслал гидросамолеты на поиск противника. В 08.24 с них донесли, что в 235 милях от японских сил по пеленгу 205° обнаружена американская авианосная группа. В донесении указывалось, что группа состоит из двух авианосцев и неопознанного крупного корабля. С «Дзуйкаку» и «Сёкаку» были немедленно подняты все ударные группы, которые в общей сложности насчитывали около 70 бомбардировщиков и торпедоносцев. В 11.20 самолеты вышли на цель и начали атаку, несмотря на сильный зенитный огонь и противодействие истребителей противника.
Атака была эффективной, хотя успех и не оказался таким значительным, как об этом докладывали адмиралам Такаги и Хара возвращавшиеся летчики. По их сообщениям, оба авианосца противника, один из которых приняли за «Саратога» в (действительности «Лексингтон»), а другой опознали как «Йорктаун», были потоплены, а линейный корабль или крейсер — поврежден. На самом деле — об этом мы узнали много позднее — «Лексингтон» во время атаки потоплен не был, но получил настолько серьезные повреждения, что экипажу пришлось покинуть его. В тот же день он был потоплен эскадренными миноносцами эскорта, «Йорктаун» же получил только одно бомбовое попадание. Авианосец был сильно поврежден, но не вышел из строя.
Рис. 9. Фазы атаки «Сёхо» в бою в Коралловом море
В это же время соединение Такаги было атаковано американской авианосной авиацией. Самолеты противника вылетели примерно в одно время с японскими. В 10.50 они появились над соединением Такаги. Атаки продолжались до 12.20. «Дзуйкаку» ушел в зону дождя и таким образом скрылся от самолетов противника, зато «Сёкаку» пришлось принять на себя весь удар. Он получил три прямых попадания, в результате чего оказался непригодным для ведения боевых действий, и ему приказали возвратиться в базу. «Дзуйкаку» взял на борт самолеты с обоих авианосцев.
Теперь, казалось, ход боя складывался в пользу японской стороны. Хотя «Сёхо» и был потоплен, а «Сёкаку» поврежден, «Дзуйкаку» оставался невредимым, в то время как оба американских авианосца, как предполагалось, были уничтожены. Казалось, соединению Такаги представилась счастливая возможность завершить разгром противника. Однако 8 мая около 17.00 вице-адмирал Иноуэ, находившийся в Рабауле, неожиданно приказал Ударному авианосному соединению прекратить бой и отойти. Согласно следующему приказу вторжение в Порт-Морсби откладывалось, а транспорты должны были вернуться в Рабаул. Принимая такое решение, командующий 4-м флотом исходил, по-видимому, из того, что хотя американская авианосная группа разгромлена, нам не удастся силами оставшейся авианосной авиации обеспечить прикрытие Соединения вторжения в случае атаки базовой авиации противника.
Вечером 8 мая о действиях вице-адмирала Иноуэ стало известно в штабе Объединенного флота. Адмирал Ямамото, крайне недовольный тем, что Иноуэ не сумел развить успех, достигнутый в бою против авианосцев противника, отправил командующему 4-м флотом приказ, в котором требовал приложить все усилия для завершения разгрома соединения противника. В связи с этим Такаги было приказано немедленно направиться на юг и снова войти в соприкосновение с противником. Но двухдневные поиски окончились безрезультатно, и ночью 10 мая соединение Такаги вышло из района боевых действий.
В списке потерь японцев в бою в Коралловом море значится: легкий авианосец «Сёхо», эскадренный миноносец «Кикудзуки» и три десантные баржи — потоплены; авианосец «Сёкаку» — поврежден; потеряно 77 самолетов; общее количество убитых и раненых — 1074. Как стало известно после войны, потери противника были следующими: авианосец «Лексингтон», танкер «Неошо» и эскадренный миноносец «Симс» — потоплены; авианосец «Йорктаун» — поврежден; сбито 66 самолетов; убито и ранено 543 человека.