В 10.17 бомба пробила полетную палубу «Энтерпрайза» в носовой части, пробила корпус и взорвалась в воде под авианосцем. Осколки бомбы изрешетили корпус корабля, а стоящий на палубе SBD был сброшен в воду. Находившийся в кабине стрелок погиб. Другой «Доунтлесс», стоящий на палубе с подвешенной 500-фн бомбой, загорелся, и его поспешно сбросили за борт. Менее чем через минуту в «Энтерпрайз» попала вторая бомба. Она упала позади носового элеватора и раскололась на 2 части. Одна часть взорвалась в ангаре, уничтожив 2 запасных самолета, принайтованных к потолку, и 5 стоящих на ангарной палубе. Другой кусок бомбы пробил еще 2 палубы перед тем, как взорваться. Это взрыв убил около 40 человек, в основном из состава аварийной партии. Возникли несколько пожаров. Третья бомба взорвалась вблизи от корабля, повредив обшивку и машины. Цистерны с нефтью дали течь, и «Энтерпрайз» оставлял за собой длинный маслянистый след.

Вслед за пикирующими бомбардировщиками появились «Кейты». Истребители и зенитный огонь сильно сократили их число, прежде чем они успели сбросить свои торпеды. Умело маневрируя, авианосец уклонился от 9 торпед (3 торпеды попали в крейсер, но не взорвались). Один «Кейт», так и не сбросив торпеду, врезался в эсминец «Смит». Носовую часть эсминца охватило пламя. Управляя кораблем с кормового мостика, командир эсминца аккуратно провел «Смит» между беспорядочно мечущимися крейсерами и заставил эсминец нырнуть носом в бурлящую кильватерную струю линкора «Саут Дакота». Но даже в своем бедственном положении эсминец продолжал вести огонь. «Смит» потерял 28 человек убитыми и 25 ранеными.

Внезапно орудия прекратили стрелять – японцы улетели. Пилоты «Уайлдкэтов» обоих авианосцев заявили о большом числе сбитых японских самолетов. Один из пилотов «Энтерпрайза» лейтенант Стэнли Вейтаса сбил 2 истребителя и 5 торпедоносцев, а также восьмой самолет вероятно. Из 44 японских самолетов второй волны 20 были сбиты, а еще 4 позднее сели на воду.

Последовала 40-минутная передышка. «Энтерпрайз» сохранил скорость 27 узлов, а его экипаж пытался погасить пожары и залатать полетную палубу. Над головой кружились многочисленные самолеты обоих авианосцев. В 11.15 «Энтерпрайз» начал принимать самолеты. Это было трудно. Авианосец то и дело поворачивал при сообщениях о замеченных перископах, а элеватор № 2 был временно заклинен в нижнем положении, оставив зияющую дыру посреди полетной палубы. Лишь немногие самолеты успели сесть, прежде чем орудия вновь заговорили.

Третья волна состояла из 29 самолетов «Дзуньё» – 12 истребителей и 17 пикирующих бомбардировщиков. Около 20 из них прорвались, и в 11.20 в воде рядом с «Энтерпрайзом» взорвались несколько бомб, нанеся дополнительные повреждения. Один «Вэл» попал бомбой в 406-мм башню № 1 «Саут Дакоты». Но бомба лишь поцарапала 456-ммм броню, прикрывающую орудия. Однако много моряков были ранены, в том числе и командир линкора. Другая бомба, пробив корпус крейсера ПВО «Сан Хуан», взорвалась в воде и заклинила руль корабля.

9 самолетов «Дзуньё» были сбиты, и еще 2 самолета сели на воду. Теперь множество американских самолетов держались в воздухе буквально на последних каплях бензина, а некоторые уже садились на воду, пока «Энтерпрайз» – с заклиненным элеватором – пытался принимать самолеты. Чтобы освободить место на палубе, стоящие там 13 «Доунтлессов» взлетели и улетели на Новые Гебриды. Соединение «Энтерпрайза» медленно отходило на юг, следуя за подбитым «Хорнетом».

«Хорнет» наконец-то был взят на буксир тяжелым крейсером «Нортгемптон», который повел авианосец на юг со скоростью 3 узла. «Хорнет» получил 6 попаданий бомбами и 2 торпедами, в него врезались 2 горящих самолета, множество бомб разорвались рядом с кораблем. Все раненые и лишние – около 875 человек – были пересажены на эсминцы. Казалось, что «Хорнет» еще можно спасти, по крайней мере, так считали на его мостике.

На мостиках японских авианосцев мнение было прямо противоположным. В ходе утренних атак японцы потеряли 78 самолетов, а поврежденные «Сёкаку» и «Дзуйхо» были отведены на север. Контр-адмирал Какудзи Какута, державший флаг на «Дзуньё», временно принял на себя командование действиями авианосцев. (Вице-адмирал Нагумо перешел с поврежденного «Сёкаку» на эсминец, чтобы перебраться на «Дзуйкаку».) «Дзуньё» и «Дзуйкаку» еще оставались невредимы, и на них имелись готовые к бою самолеты.

В 13.15 «Дзуньё» поднял 5 своих самолетов и 10 самолетов «Сёкаку». Через 2 часа эти 8 «Зеро» и 7 «Кейтов» появились над поврежденным «Хорнетом». «Нортгемптон» отдал буксир и приготовился защищать себя. Бомбы и торпеды «Кейтов» обрушились на почти неподвижный авианосец. Торпеда попала в машинное отделение «Хорнета», и его затопило. Корабль получил крен 14º. Бомба попала в задний срез полетной палубы, и после этого команде было приказано покинуть корабль.

Из 15 самолетов, участвовавших в этой атаке, японцы потеряли в бою 4 машины, еще 3 упали в море.

Затем с «Дзуньё» взлетела очередная группа самолетов. Она состояла из 6 «Зеро» и 4 «Вэлов». Для некоторых пилотов это был уже третий вылет в течение дня. Эти самолеты нашли «Хорнет» в 17.00. Еще одна бомба попала в авианосец – она взорвалась в ангаре. Ни один из японских самолетов не погиб.

«Хорнет» был обречен, оставалось лишь прервать его страдания. Эсминец, остановившись в миле от авианосца, выпустил 8 торпед, 3 из них попали в цель. Но авианосец остался на плаву.

Еще один эсминец выпустил в «Хорнет» 8 торпед, из которых 6 попали в авианосец. Однако корабль упрямо отказывался тонуть.

Обескураженные эсминцы подошли ближе и сделали по авианосцу более 400 выстрелов из 127-мм орудий, но «Хорнет» никак не желал тонуть. Его пожары были видны в сгущающейся темноте на много миль вокруг. Корабль получил попадания 8 бомб, 12 торпед, в него врезались 2 самолета, эсминцы расстреливали его из орудий, однако он не тонул.

А с севера приближались японцы. С мостика «Дзуньё» уже можно было видеть на востоке пылающий авианосец. Японцам достался завидный приз – американский авианосец, причем один из тех, которые участвовали в рейде Дулитла на Токио. Но спешившие японцы не имели времени оценить ситуацию. 2 японских эсминца всадили в «Хорнет» еще 4 торпеды, и 27 октября в 1.35 он затонул, унося с собой тела 111 человек экипажа.

Гибель «Хорнета» означала конец боя у островов Санта-Крус. Постскриптум был приписан в 2.00, когда одна «Каталина» чуть не попала торпедой в уходящий «Сёкаку», а другая «Каталина» повредила японский эсминец. Точка была поставлена днем 27 октября, когда «Саут Дакота», уклоняясь от подводной лодки, столкнулась с эсминцем. Оба корабля получили повреждения.

Ночью 26/27 октября механики «Дзуйкаку» и «Дзуньё» подготовили к вылету ударную группу из 44 истребителей, 18 пикирующих бомбардировщиков и 22 торпедоносцев. Однако стартовавшие на рассвете японские разведывательные самолеты не сумели найти американские корабли. На японских эсминцах кончалось топливо, поэтому японский командир неохотно приказал своим кораблям собраться вместе и отходить.

Бой у островов Санта-Крус был четвертым большим боем авианосцев. Это была тактическая победа японцев. Они потеряли почти 90 самолетов, у них были тяжело повреждены эскадренный авианосец «Сёкаку» и легкий авианосец «Дзуйхо», но «Дзуйкаку» и «Дзуньё» остались невредимы, и на них имелось 84 исправных самолета.

Американцы потеряли 74 самолета (из них только 20 в бою). Эскадренный авианосец «Хорнет» и эсминец были потоплены, авианосец «Энтерпрайз», линкор «Саут Дакота» и 2 эсминца были серьезно повреждены. Поврежденный «Энтерпрайз» был в это время единственным авианосцем союзников на Тихом океане.

Но со стратегической точки зрения результаты боя были благоприятны для американцев. Японские транспорты не смогли подойти к Гуадалканалу, так как американская морская пехота удержала аэродром Гендерсон. Много японских кораблей получили тяжелые повреждения от атак с воздуха. Потерянные 90 самолетов унесли с собой большую часть опытных японских пилотов, уцелевших при Мидуэе и в Коралловом море. Из начавших войну пилотов теперь в живых оставались считанные единицы.