夜幕即将降临，弗莱彻猜测日军很可能正在策划夜间水面战斗，这是他们最擅长的。一旦毫无机动能力的“约克城”号被日军发现，他们的水面舰艇一定会毫不犹豫地冲上来将它击沉。他的6艘驱逐舰上挤满了航母上幸存者，稳定性极差，再进行水面交战极为不利。于是17时32分，坐镇“阿斯托利亚”号的弗莱彻明智地选择了带领剩余护卫舰只离开，向斯普鲁恩斯的第十六特混舰队靠拢。在初步核查救起的人数之后，弗莱彻下令只搭载了23名幸存者的“休斯”号驱逐舰守在“约克城”号身边，通宵护卫。舰长唐纳德·拉姆齐少校受命禁止所有人登舰，并在“必要时击沉它以防落入敌手或大火蔓延”。如果上述情况并未出现，弗莱彻将在第二天早上再度返回。此前他已经致电珍珠港，请求尼米兹上将派出拖船将航母拉走。绝望的“约克城”号就这样成为一艘被抛弃的船，之前它曾那么英勇地顽强战斗。当“休斯”号于18时30分调转船头驶向航母身边时，在22公里之外，“阿斯托利亚”号上的弗莱彻少将凝视着掩映于夕阳之下的“约克城”号，久久不愿回头——将军将再也无法见到他那壮丽的旗舰！
在随后发往珍珠港的电报中弗莱彻说，“在遭到第二轮攻击后'约克城’号显然正在下沉”，虽然截止目前已有两艘敌军航母被消灭，“但未掌握攻击第十七特混舰队的敌军航母的位置”。
虽然弗莱彻对“约克城”号遭遇第二次打击并不感到意外，但不远处“企业”号上的斯普鲁恩斯和勃朗宁却大惊失色。之前两人错误判断，日军的全部航母均已失去战斗力，中途岛战役的航空战部分至此已打赢了。对“约克城”号实施第一次攻击的敌机可能是10时30分在其母舰中弹前出发的。第十六特混舰队可以慢慢舔舐伤口，等空中巡逻的那些零战全部迫降后再“痛打落水狗”。现在两人突然发现，日军至少有一艘航母仍具备攻击能力，或者另一艘生力军已抵达战场。
在此前三个小时里，第十六特混舰队的两艘航母几乎毫无作为。作为几乎算无遗策的二战名将，斯普鲁恩斯正是凭借中途岛海战声名鹊起的。但他的声誉在6月4日的中午时分几乎摇摇欲坠。著名历史学家托马斯·比尔博士在《沉默的勇士——海军上将雷蒙德·斯普鲁恩斯传记》一书中明确指出，“奇怪的是，（此时）斯普鲁恩斯似乎犯了一个致命错误，他并没有派出任何侦察机。他本可以使用舰载机或者巡洋舰上的水上飞机，但是事实上他什么也没有用”。他只是请求上级“尽可能提供敌军部队的方位和跟踪数据”，并未显出多少紧迫感。显然他想让别人替自己发现敌舰，比如中途岛上的卡塔琳娜，比如“约克城”号已经放飞的侦察轰炸机。
还有一个重要原因，就是第十六特混舰队的舰载机同样损失巨大。这天上午，美军三艘航母上共损失舰载机70架，其中战斗机12架，俯冲轰炸机21架，鱼雷机37架，折损率达到40%。所幸飞行员的折损率要小很多，许多人最终被卡塔琳娜、巡逻艇或驱逐舰救起。“企业”号只有10架俯冲轰炸机可以执行第二次攻击任务，不过13时从“约克城”号上转场过来的15架“无畏式”让“企业”号的俯冲轰炸机队大大恢复了元气。鱼雷机只剩下区区3架，派出去也起不了多大作用。“大黄蜂”号的情况更惨，鱼雷机队全军覆没，10架战斗机和14架俯冲轰炸机不知所踪——后来才发现有11架去了中途岛。之前寸功未立的米切尔少将急于改变首秀中的拙劣表现，他在13时10分发信号给斯普鲁恩斯，自己有20架俯冲轰炸机已在甲板上完成定位，准备随时受命出击。
现在在消灭敌人残存航母之前，他们根本没有安全可言。美国人显然非常幸运，14时45分，斯普鲁恩斯刚得知敌人还有一艘凶猛的航母就收到了一封至关重要的明文电报：“发现敌军一艘航母，两艘战列舰，3艘重巡洋舰，4艘驱逐舰，位于西经179度05分、北纬31度16分，正以15节速度驶向正北。”那正是日军仅存的航母“飞龙”号，正冲着美军舰队直冲过来。
准确定位“飞龙”号得益于弗莱彻之前仓促派出的10架侦察轰炸机。塞缪尔·亚当斯上尉和哈兰·迪克森上尉在完成300度和320度扇区的指定搜索后一无所获。两人没有径直返回航母，而是自作主张地深入南方侦察。亚当斯怀疑敌军航母北上的距离可能不如预计的远，他们的极限搜索得到了丰厚回报，上尉在返航路线上准确定位了日军舰只的尾流。14时20分，“筑摩”号忽然升起烟雾并开始射击视野中出现的两架美机，10分钟后“利根”号也开火了。“飞龙”号的零战迅速前来拦截，但两架美机还是在击退了一架零战的攻击后成功逃逸。
如果没有亚当斯适时发回“飞龙”号的准确方位，斯普鲁恩斯甚至不一定会发起攻击。日落之间，他已没有时间先进行搜索再发起一轮进攻了。现在，被亚当斯成功定位的“飞龙”号已注定在劫难逃！
（美军防空炮在射击）
（成功定位“飞龙”号的亚当斯上尉）
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