對“翔鶴”號的第一輪攻擊並不成功，主要是護航戰鬥機提前撤離，攻擊機羣不得不單獨進入。更重要的是，“翔鶴”號稍微晚一點遭到攻擊，因此其出動的防空戰鬥機有足夠的時間爬升到高空。
結果就是，十二架“雪雕”只有五架投下了炸彈，而且無一命中。十二架“蜻蜓”也在進入階段被高射炮打散，最終只有三架在離“翔鶴”號數百米處投下魚雷，且這三架全部在投雷後被高射炮擊落。
收到攻擊機羣的報告時，李向龍並沒感到惋惜。
至少，“瑞鶴”號已經被擊沉了，而且第二波攻擊機羣已經出發了半個小時，“翔鶴”號肯定在劫難逃。
這個時候，西太平洋艦隊已經派出了所有戰鬥機執行防空任務。
只是，這些戰鬥機沒有在艦隊上空盤旋，而是飛往登陸艦隊，準備爲登陸艦隊提供防空掩護。
此時，西太平洋艦隊不在航空戰隊南面，而是在其東南方向上。
在斷定聯合艦隊會埋伏在硫黃島西北方向上後，李向龍決定將計就計，利用轟炸硫黃島來伏擊聯合艦隊。七日清晨，西太平洋艦隊在離硫黃島大約七百五十公里處，出動艦載機轟炸了硫黃島。因爲航程太遠，所以執行轟炸任務的艦載機都設法減輕了起飛重量，比如俯衝轟炸機只攜帶二百五十公斤級炸彈、且取消了領航員，魚雷攻擊機則攜帶四枚一百公斤級炸彈，戰鬥機攜帶了副油箱。即便如此，轟炸行動都極爲勉強，也就沒有取得多大效果，只是達到了李向龍的預期目的。
這就是，讓聯合艦隊相信，西太平洋艦隊已經去了硫黃島。
按照李向龍的判斷，在他轟炸了硫黃島之後，聯合艦隊肯定會轉向南下，並且出動偵察機搜索硫黃島以西海域。
對此，李向龍做了針對性部署，即在八日清晨出動偵察機重點搜索硫黃島西北海域。
很快，李向龍的部署就收到了回報。
九點不到，一架在高空飛行的“雪雕”發現了航空戰隊，而且判斷出其中至少有一艘平甲板的艦隊航母。更加重要的是，當時航空戰隊所在海域上空有積雨雲層，而這架偵察機就是通過雲層的縫隙發現了航空戰隊。換句話說，航空戰隊裡的防空了望員並沒有發現逼近的偵察機。此外，當時慄田健斷定中國艦隊不可能這麼快發現他，因此航空戰隊上空也沒有幾架防空戰鬥機。當然，這也與後來的攻擊行動有關，即爲了讓攻擊機羣及時出發，不能派遣太多戰鬥機升空。
別忘了，日本海軍沒有雷達，也就不可能發現雲層上方的偵察機。
收到消息後，李向龍在第一時間派出了攻擊機羣。
與慄田健一樣，李向龍也斷定會在八日遭遇聯合艦隊，所以他除了一大早就派出偵察機之外，還提前讓攻擊機羣做好準備。
九點三十分，第一波攻擊機就全部升空了。
因爲考慮到航空戰隊有兩艘航母，而且“瑞鶴”級的載機能力明顯強於“蒼龍”級，加上日本海軍受“硫黃島海戰”刺激，很有可能增加戰鬥機的搭載量，所以李向龍在第一波攻擊機羣中安排了三十架護航戰鬥機。
可以說，這是超標配置。
按照第二次世界大戰中的基本標準，護航戰鬥機的數量爲轟炸機與攻擊機的三分之一就足夠了。
當時，在安排了三十架護航戰鬥機之後，李向龍只能出動七十二架轟炸機與攻擊機。
第一波攻擊機羣出發後一個小時，也就是十點半左右，第二波攻擊機開始升空，而這次李向龍只安排了六架護航戰鬥機。
這一安排，體現出了李向龍的航空作戰經驗極爲豐富。
在他看來，第一波攻擊就能打垮航空戰隊，也足以消耗掉航空戰隊的防空戰鬥機。更重要的是，在迎接了第一波攻擊之後，航空戰隊的防空戰鬥機肯定得回到航母上補充燃油與彈藥。也就是說，只要及時出動第二波攻擊機羣，那麼航空戰隊就沒有足夠的時間讓戰鬥機再次升空。
事實也確實如此。
第二波攻擊機羣到達時，“翔鶴”號派出的十多架防空戰鬥機全部降落到航母上，正在補充燃油與彈藥，空中沒有一架防空戰鬥機。
顯然，“翔鶴”號在劫難逃了。
當時，有十二架“雪雕”與十二架“蜻蜓”攻擊了“翔鶴”號，另外四十多架轟炸機與攻擊機分別攻擊了其他日艦。
戰鬥在十二點左右打響，僅僅五分鐘後，“翔鶴”號就被大火吞沒了。
因爲沒有防空戰鬥機阻擋，幾乎所有轟炸機與攻擊機都順利進入攻擊航道，而且順利投下了炸彈與魚雷。根據中國海軍的作戰記錄，在這場戰鬥中，“翔鶴”號至少被六枚炸彈與四條魚雷擊中。
嚴格說來，“翔鶴”號受到的打擊還比不上“瑞鶴”號。
只是，其中一枚五百公斤級航空炸彈幾乎直接命中了“翔鶴”號的航空彈藥庫，最終引爆了彈藥庫裡的魚雷與炸彈。
十二點過七分，“翔鶴”號在大爆炸中粉身碎骨。
硝煙散去的時候，“翔鶴”號的水上部分已經面目全非，整個艦島都北炸飛了，而且飛行甲板只剩下了支撐骨架。
十二點十一分，“翔鶴”號沉沒。
最終，這艘戰艦上僅有五人倖存，而且這五人都是在飛行甲板前端的起飛引導員，離爆炸點最遠，在大爆炸的時候被拋到了海里，纔沒有跟隨航母一同沉入大海，而其他官兵沒有一人僥倖逃脫。
隨同“翔鶴”號戰沉的，還有提供直接防空掩護的“築摩”號與“那智”號重巡洋艦。
事實上，這兩艘重巡洋艦最先遭到攻擊。
原因也很簡單，第二波攻擊機羣是按照轟炸兩艘航母準備的，而當時“瑞鶴”號已經開始下沉，所以只需要攻擊“翔鶴”號。此外，“築摩”號與“那智”號爲“翔鶴”號提供直接防空掩護，擋在了攻擊機羣的航道上。在戰機數量充足的情況下，編隊指揮官自然會首先對付這兩頭攔路虎。
此外，還有四艘重巡洋艦，即“足柄”號、“羽黑”號、“鈴谷”號與“熊野”號也遭到了轟炸。只是在攻擊這四艘重巡洋艦的時候，大部分攻擊機都已投彈，所以這四艘重巡洋艦都沒被擊沉。
第二波攻擊結束的時候，整場海戰也結束了。
在此之前，航空戰隊派出的機羣攻擊了登陸艦隊，只是這波由二十八架“零”戰掩護的機羣遭到了三十架防空戰鬥機的攔截，只有不到三分之一的俯衝轟炸機與魚雷攻擊機在登陸艦隊上空投彈。此外，登陸艦隊還得到了由一艘防空巡洋艦與六艘輕巡洋艦組成的巡洋艦編隊的直接掩護。
最終，只有一艘登陸艦與兩艘徵用的貨輪被擊沉，三艘登陸艦與四艘貨輪被炸傷。
這個損失，可以說是微乎其微。
收到第二波攻擊機羣發回的報告，李向龍才鬆了口氣，隨即把指揮權交給了魯志剛，西太平洋艦隊也轉爲向西航行，前去與登陸艦隊會合。
直到這個時候，李向龍才稍微輕鬆了一點。
要知道，在整個交戰過程中，李向龍是最緊張的一個人。原因很簡單，他把登陸艦隊當成了誘餌。也就是說，即便偷襲航空戰隊得手，如果登陸艦隊的損失過於嚴重，他也會輸掉這場海戰，至少不能按計劃攻打硫黃島了。
所幸的是，偷襲不但成功，而且登陸艦隊遭受的損失並不大。
下午四點左右，魯志剛收到了登陸艦隊發來的電報，陸戰隊僅有四百多名官兵傷亡，剩餘的作戰力量依然可以登陸硫黃島。
半個小時後，海軍司令部發來電報，登陸行動按計劃進行。
魯志剛沒有回電，因爲按照作戰計劃，要在完成了對硫黃島的前期轟炸，撤退到登陸艦隊後方之後，西太平洋艦隊才能打破無線電靜默，向海軍司令部彙報交戰情況，並且轉爲掩護與支援登陸作戰行動。
所幸的是，登陸艦隊不需要保持無線電靜默。
當天下午，登陸艦隊就給海軍司令部發了捷報，把西太平洋艦隊迎戰聯合艦隊，並且大獲全勝的消息發了回去。
結果就是，之前一直有點後知後覺的中國政府終於搶先發布了消息，宣稱在“第二次硫黃島海戰”中擊沉了包括兩艘“瑞鶴”級航母、三艘重巡洋艦內的日本戰艦，基本上殲滅了聯合艦隊。
十月九日，中國的所有報紙都在最醒目的位置上刊登了這條消息。
當天，中國的多家廣播電臺甚至一整天都在播放海軍軍歌，反覆報道中國海軍在西太平洋上再次取得的重大勝利。
相反，日本卻在這個時候保持了沉默。
嚴格說來，日本海軍已經徹底戰敗。在兩艘“瑞鶴”級航母葬身大海之後，日本海軍已經沒有反敗爲勝的希望了。
問題是，日本當局並不願意承認戰敗，也就只能保持沉默。
當然，在國內宣傳上，日本當局依然用謊言欺騙民衆，宣稱在海戰中擊沉了五艘中國航母與數十艘中國戰艦。
有趣的是，愚昧的日本國民也對此信以爲真。
也許，比起相信謊言來說，真相更加難以接受吧。