10月26日凌晨2时50分，日本海军扭转方向和双方距离不断拉近，直至早上5时双方距离只有200nmi (370km)。双方出动搜索飞机，并准备一旦发现对方舰只所在便出动其余的飞机进行攻击。虽然一架装备雷达卡塔利娜水上飞艇在早上3时10分发现日军航空母舰，但金凯德直至早上5时12分才收到报告。因此，认为日本舰艇的位置在过去2个小时可能已经改变，因此他决定暂不发动攻击，直到他收到更多有关日军舰艇位置的最新情报。
早上6时45分，1架美军侦察机发现南云主力舰队的航空母舰。6时58分，日军侦察机报告了“大黄蜂号”战斗群的位置。双方竞先攻击对方。日军首先出动他们的打击力量，共64架飞机，包括21架九九式“爱知”俯冲轰炸机、20架九七式“凯特”鱼雷轰炸机、21架零式战斗机和2架九七式指挥和控制飞机，在早上7时40分飞向“大黄蜂号”。此外，在7时40分，2架美军SBD无畏式侦察机，根据之前发现日本航空母舰的报告，抵达和认出“瑞凤号”。当日军空中战斗巡逻队正忙碌追逐其他美军飞机时，这2架美军飞机逼近和把炸弹投向“瑞凤号”，造成严重的破坏，令飞机无法降落在该航空母舰的飞行甲板上。
与此同时，近藤下令阿部弘毅的前锋舰队，抢先试图拦截及攻击美国军舰。近藤也下令自己的前进舰队以最大的速度前进，使“隼鹰号”的飞机能够攻击美国军舰。在8时10分，“翔鹤号”出动了第2波攻击机，其中包括19架俯冲轰炸机和8架零式战斗机，“瑞鹤号”在8时40分出动16架鱼雷轰炸机。因此，到9时10分，日军共有110架飞机前往攻击美国航空母舰。
美军攻击机队比日军晚20分钟出击。由于相信迅速攻击比密集攻击更重要，美军飞机分成小组飞向日军舰艇，而不是形成为一个强大的打击力量。第1组，由15架SBD无畏式俯冲轰炸机、6架TBF复仇者式鱼雷轰炸机和8架F4F野猫式战斗机组成，由“大黄蜂号”的伊顿少校指挥，大约在早日8时起飞。第2组，由来自“企业号”的3架SBD无畏式、7架TBF复仇者式及8架F4F野猫式组成，在早日8点10分起飞。第3组，包括来自“大黄蜂号”9架SBD无畏式、8架TBF复仇者式及7架F4F野猫式，在早上8时20分起飞。
早上8时40分，双方飞机编队能看见对方。9架来自“瑞凤号”的零式突然攻击“企业号”舰群，从太阳中飞出攻击起飞中的飞机。在接战中，4架零式、3架野猫式及2架TBF复仇者式被击落，另外2架TBF复仇者式和1架野猫式受到重创，被迫返回到“企业号”上。
早上8时50分，来自“大黄蜂号”领头的美军攻击编队发现阿部前锋舰队的4艘舰艇。一开始，美军飞机发现了日本的航空母舰及准备攻击。3架来自“瑞凤号”攻击野猫编队，引开他们远离负责保护的轰炸机。因此，第1组的俯冲轰炸机在发起攻击时没有战斗机护航。20架来自日本航空母舰的零式攻击SBD无畏式俯冲轰炸机编队及击落其中4架。其余的11架SBD无畏式在早上9时27分开始对攻击“翔鹤号”，它被3至6枚炸弹击中，破坏它的飞行甲板和对舰体内部造成严重损害。最后的11架SBD无畏式失去了“翔鹤号”的踪影，因而向附近的日本驱逐舰照月号投下炸弹，造成轻微破坏。在第1组中的6架TBF复仇者式，离开了攻击编队，错过了发现日本航空母舰的机会和最终返回“大黄蜂号”。在回程上，他们攻击了日军重巡洋舰利根号，但所有鱼雷均未击中目标。
来自“企业号”的美军第2攻击编队之TBF复仇者式无法找到日本的航空母舰，因而是攻击了阿部前锋舰队的日军重巡洋舰铃谷号，但没有造成破坏。大约在同一时间，来自“大黄蜂号”的美军第3攻击编队，发现阿部的军舰，并攻击了日军重巡洋舰筑摩号，2枚1,000lb (450kg) 炸弹击中目标及造成严重的破坏。3架“企业号”的SBD无畏式亦攻击了“筑摩号”，1枚炸弹击中目标从而造成更大的破坏及另外2枚几乎击中。最后，第3攻击编队的8架 TBF复仇者式抵达和攻击正在冒烟的“筑摩号”，有1枚炸弹击中。“筑摩号”由两艘驱逐舰护送下，退出战斗，开向特鲁克进行维修。
美国航空母舰部队在早上8时30分从外面的攻击机队得到消息，日军飞机正向他们飞来。早上8时52分，日军攻击机队指挥官发现“大黄蜂号”的特混编队(“企业号”的特混编队被雨飑隐蔽)，并部署了飞机攻击。早上8时55分，美国航空母舰的雷达侦测到即将到来的日军飞机，距离大约35nmi (65km)，并开始出动37架野猫战斗机迎击正飞来的日军飞机。但是，通信问题、美军战斗机指挥官的错误，和原始的操控程序令只有少数美军战机在从日军战机开始攻击“大黄蜂号”前，攻击他们。尽管美军战斗机能够击落数架俯冲轰炸机，但大多数日军飞机在没有美军战斗机干扰下开始他们的攻击。
早上9时09分，“大黄蜂号”和它的护航舰之防空火炮，当时20架日军鱼雷轰炸机和其余16架俯冲轰炸机开始攻击航空母舰。早上9时12分，1架俯冲轰炸机把1枚551lb (250kg)重的半穿甲弹投向“大黄蜂号”的飞行甲板，穿越舰桥及透过3层甲板爆炸，杀死60人。过了一会儿，1枚534lb (242kg) 重“对地”炸弹击中飞行甲板，引起爆炸及产生一个11ft (3.4m)的大洞以及杀害30人。一分钟左右后，第三枚炸弹击中“大黄蜂号”及位置在第一枚炸弹击中的地点附近，在爆炸前穿透3层甲板，造成严重损失，但没有直接的致命危险。9时14分，1架俯冲轰炸机被“大黄蜂号”的防空炮火击中。受损的飞机坠毁在“大黄蜂号”的烟囱内，燃烧的航空燃料蔓延在信号甲板上。
在俯冲轰炸机攻击时，鱼雷轰炸机也从两个不同的方向接近“大黄蜂号”。尽管因防空炮火而遭受重大损失，鱼雷轰炸机在9时13分和9时17分投下2枚鱼雷击中“大黄蜂号”，击中它的引擎。由于“大黄蜂号”停了下来，1架日军俯冲轰炸机迫近及有目的地撞入航空母舰一边，在该舰主要航空燃油仓引发火灾。9时20分，幸存的日本飞机离开，留下停在海面及燃烧中的“大黄蜂号”。在对“大黄蜂号”的首次攻击中，26架日军的及6 架美军的飞机被击落。
随着3艘护送驱逐舰的救火喉援助下，“大黄蜂号”的火灾在早上10时正受到控制。受伤人员被从航空母舰疏散，而巡洋舰北安普敦号试图把“大黄蜂号”拖离战区。然而，为了操纵拖缆而浪费了一些时间，和更多的日本飞机攻击波接踵而来。
9时30分起，“企业号”上 降落了许多来自2艘航空母舰的被破坏和燃料耗尽的战斗机和侦察飞机。然而，她的飞行甲板已经爆满，以及第2波日本飞机迫近，雷达在9时30分发现他们，“企业号”在10时停止降落作业。燃料耗尽的飞机随后开始降落在海上而为航空母舰护航的驱逐舰拯救起飞行员。其中1架落入水中的飞机，是1架来自“企业号”攻击机队、受伤的TBF俯冲轰炸机，它早前被来自“瑞凤号”的零式战斗机攻击，坠毁在波特号驱逐舰附近的水域。当驱逐舰救起该架TBF的机员时，在该架TBF上的鱼雷被救生圈缠上，碰撞波特号及爆炸，造成重大破坏及有15名船员阵亡。在特混舰队指挥官命令该驱逐舰弃船，船员被肖号驱逐舰救起，然后用炮火将波特号击沉 (08°32′S167°17′E)。
当第一波攻击“大黄蜂号”的日本飞机开始返回他们的航空母舰时，其中1架飞机发现了“企业号”的特混编队，并报告该航空母舰的位置。由于相信“大黄蜂号”已经沉没，因此，第二波日本飞机在早上10时零8分，直接攻击“企业号”。同样，在日军飞机攻击“企业号”前，美军战斗机在拦截它们时遇到了麻烦，19架俯冲轰炸机在开始俯冲轰炸航空母舰时只有2架被击落。攻击是通过“企业号”及其护航舰艇激烈的防空炮火进行，轰炸机投下2枚551lb (250kg) 击中“企业号”及另1枚在附近海面爆炸，造成严重的破坏和令航空母舰前甲板的升降机卡在最上方的位置上。在进攻的19架架轰炸机中有12架被击落。
20分钟后，16架来自“瑞鹤号”的鱼雷轰炸机抵达和分散攻击“企业号”。其中一组鱼雷轰炸机被2架野猫战斗机袭击并击落了其中3架及击伤了另外4架。在燃烧中，第4架被击伤的轰炸机故意撞向史密斯号驱逐舰，令该舰着火和杀死了舰上的57名船员。驱逐舰驶入战舰“南达科他号”造成的波浪，以帮助扑灭大火，然后恢复了她的位置，利用她剩下的高射炮开火射击上仍然攻击的鱼雷攻击机。
其余的鱼雷轰炸机空袭“企业号”、“南达科他号”和巡洋舰波特兰号，但所有的鱼雷均未能击中目标或没有爆炸，没有造成任何破坏。攻击行动直至早上10时53分结束，攻击的16架鱼雷轰炸机中有9架被击落。经过扑灭大部分船上的火灾，11时15分“企业号”重新开放她的飞行甲板，开始给攻击日本军舰后返航的美国轰炸机队降落。然而，只有几架飞机在下一波日本攻击机抵达及开始攻击“企业号”前降落，迫使暂停陆落作业。
9时05分至9时14分，“隼鹰号”已经到达美国航空母舰280海里（520公里）之内，并出动17架俯冲轰炸机和12架零式战斗机展开攻击。当时日本的主力舰队和进攻舰艇正试图加入编队，“隼鹰号”准备好后续的攻击行动。11时21分，“隼鹰号”的飞机抵达和俯冲轰炸“企业号”的特混编队。其中1架俯冲轰炸机队投下的炸弹差一点命中“企业号”，造成更多的破坏，另外2枚分别击中“南达科他号”和巡洋舰圣胡安号，对2艘舰造成中度破坏。在这次袭击中，进攻的17架俯冲轰炸机中有12架被击落。
11时35分，金凯德决定从战场上撤回“企业号”和她的护航舰队，因为“大黄蜂号”已退出战斗、“企业号”遭到严重破坏，并相信(正确地)日军在该区仍布1至2艘完好无损的航空母舰。他指示“大黄蜂号”的特混编队在可以时跟随他们。11时39分和13时22分，“企业号”收回73架轰炸机中的57架，当时她远离战场。其余的美国飞机坠入海中，他们的飞行员由护航舰艇救起。
11时40分和下午2时“瑞鹤号”和“隼鹰号”收回少数早上攻击“大黄蜂号”和“企业号”后回航的飞机，并准备再次进攻。“隼鹰号”的空军参谋描述了航空母舰首轮攻击部队回航时的情况：
“我们在忧虑中侦察了空中。与数小时前展开攻击的飞机数量相比，只有少量飞机仍在空中...飞机突然回航和交叉降落在甲板上，每1架战斗机和轰炸机均满布弹孔...当飞行员疲倦地爬出他们狭小的驾驶舱里，他们告诉令人难以置信的事实，天空布满了防空炮弹的破裂外壳破裂和拽光弹。”
唯一能在首轮攻击机队中返回的指挥官是来自“隼鹰号”航空母舰的，“当时非常激动的他无法连贯地说话。”
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