中午前后，战绩辉煌的“约克城号”刚回收完空中飞机，准备再度出击，雷达屏幕上突然出现了日本攻击机群的回波。“约克城号”赶紧应战。战斗机呼啸离舰升空，高射炮把天空打得发红，重炮则向水面发射，在战舰周围激起一道高高的水幕屏障。从残存的日本航空母舰“飞龙号”起飞的18架日本轰炸机，在外围被美国飞机击落10架，在中层又被高射炮击落2架，剩下6架日本飞机冲破弹幕、水幕，不顾一切地扑向“约克城号”。“约克城号”左闪右射，还是连中三弹。一架日本俯冲轰炸机俯冲下来，栽在“约克城号”甲板上，飞机粉身碎骨，残片横飞，从中滚出的一枚炸弹起爆，把战舰上甲板炸开一个大洞，当场炸死好几十人。接下来，一枚250公斤的日本炸弹掉进“约克城号”烟囱，炸毁2台锅炉并使另外5台锅炉熄火，附近的雷达设施也被殃及；第三枚炸弹穿透飞行甲板和机库，在“约克城号”底层甲板开花，弹片击中弹药库和油库，引起冲天大火。幸好损管人员经历过珊瑚海之战，有损管扑救经验。弹药舱立即被抽上来的海水封闭，以免连锁爆炸。大火也被奋不顾身的损管人员迅速扑灭。炸坏的飞行甲板已由备用的厚木板补好。轮机兵以最快的速度重新点燃锅炉。“约克城号”恢复了航行能力，航速已达到每小时20海里，候在空中的飞机也陆续回落。转移到巡洋舰上指挥作战的弗莱彻海军少将正要重新组织攻击，日本飞机又发动了第二轮攻击。来自“飞龙号”的一群日本鱼雷机，沿4条切线低空冲向“约克城号”，在近距离投下4枚鱼雷，巴克迈斯特上校指挥“约克城号”闪过了其中2枚，另外2枚却撞上了这艘航空母舰左舷，撕开舷装甲，炸毁了油舱、锅炉房、供电系统和舰舵。“约克城号”失去航行动力。海水从巨大的裂口中涌入船舱，使舰身失去平衡，向左倾斜，斜面达到了危险的24°，随时可能倾覆。浓烟烈焰直冲云端，笼罩着整条战舰。巴克迈斯特上校断定扑救无望，在下午3时下令弃舰，任其漂流。