美國艦隊護航戰鬥機起飛後在空中編成編隊向雷達報告的德國俯衝轟炸機的方向迎了上去，很快他們就和保護德國海軍俯衝攻擊機的戰鬥機部隊交上了手，而先前在空中和美國海軍航空兵交手的德國me-262艦載戰鬥機則很多應燃油即將耗盡，不得不脫離戰場返航。只有少量油料比較充足的飛機還滯留在戰場上掩護同伴脫離戰場。
而德國me-410艦載攻擊機中的掛載魚雷的那些飛機在和掛載炸彈的me-410在分開飛行後就先轉向東南方向，然後才再轉向美國艦隊所在的西南方向的海區，但也因為這樣，所以他們一開始並沒有被在空中的美國海軍飛機給發現，而且由於他們貼著海面飛行，這個高度恰好是美國艦隊雷達偵測的盲區，所以反而還沒有遭到攔截。
當這些me-410艦載攻擊機出現在海天一線處，它們很快就被在甲板上觀察的了望兵給發現了，瞭望兵大聲喊道：「右舷發現德國魚雷機，距離15000尺，高度200尺，航速……它們竟然是雙發的。」
掛裝魚雷的me-410魚雷攻擊機分隊負責帶隊的長機駕駛員是郝爾特少校，他率領他的部下進入戰場後，沒有遇到任何攔截，他感到比較奇怪，在無線電裡命令各機注意搜索敵機情況，由於他所率領的me-410魚雷攻擊機帶著一個比攜帶炸彈的me-410俯衝轟炸機更大更顯累贅的魚雷，而且自己處在低空，一旦有敵人的戰鬥機在低空對他們進行攔截，他們即使丟掉魚雷也沒有太多的躲避空間，而且他們現在將飛行速度提到了最高，這令他們的機動性更加的差勁。
「頭，你看上面，美國的戰鬥機在我們的上面攔截我們的俯衝轟炸機呢！還有現在美國艦隊好像擺著的是防空陣形，側舷全露給我們了。」一個飛行員在無線電裡叫道。
「我們到達發射陣位的時候就發射魚雷，打亂敵人的防空陣形，為空中的俯衝轟炸機創造機會，他們能不能抓住就看他們的了。這些戰列艦現在都把側舷暴露給我們了，兄弟們，準備打靶吧！」
這時發現me-410魚雷攻擊機的美國艦隊陷入了混亂中，他們本來預料德國艦隊會出動幾個波次的戰機編隊對美國艦隊實施不間斷攻擊，卻沒有料到德國艦隊根本就沒有這麼做，來的飛機的數量遠超過他們的預料，在空中的戰鬥機只夠勉強纏住德國的護航戰鬥機群，在堪堪擋住德國的俯衝轟炸機群的護航戰鬥機後，竟然在海面上又出現了敵人的魚雷攻擊機，而且雷達沒有任何發現，如果不是在軍艦高處設有瞭望哨，恐怕只有等到敵人進攻後才能知道發生了什麼事情。
不過現在留給美國艦隊的預警時間也相當不夠，本來按照美軍的研究，如果面臨敵軍的飛機高空襲擊，在劇烈搖動中不會對大型艦隻艦載防空炮火的射擊精度造成顯著影響，而且由於在這個態勢下正好利於高炮的射擊，所以美國艦隊在這個狀態的時候會將巡洋艦及以上的軍艦的側面朝向敵機的攻擊方向，這樣可以發揮大型艦隻的防空火力，盡可能大量擊毀擊傷敵人的俯衝轟炸機，令它們喪失戰鬥力。而對付敵人的低空飛機，雖然將軍艦側面對向敵飛機進攻方向也可以充分發揮軍艦的火力，但是這樣會令軍艦的被打擊截面大大增加，特別是對敵人的魚雷機來說更是如此，魚雷機最喜歡在軍艦的側舷發動進攻，可以發揮大扇面攻擊的優勢。所以美國艦隊在這個時候會令軍艦以正面對向攻擊方，雖然這樣會令軍艦的防空炮火火力密度大為降低，但是這樣也可以大大減少軍艦的被打擊截面。
可是現在的問題是航母正在逆風起飛被緊急調到飛行甲板上的戰鬥機，如果這個時候解散編隊，各軍艦轉向對向德國me-410魚雷攻擊機的攻擊方向，會令航母陷入困境之中。而且這樣會令編隊陷入混亂之中，有可能會令在高空的德國俯衝轟炸機有機可乘。
英格索蘭猶豫了一下，決定還是將外圍的驅逐艦和巡洋艦進行轉向，負責攔截進攻的德國魚雷機，而大型戰列艦則依舊保持防空陣形，航母放棄起飛飛機，將船頭調轉因為他認為敵軍的魚雷攻擊機和俯衝轟炸機的目標就是衝著美國艦隊的航母，使美國艦隊的航母喪失戰鬥力，不能應對德國艦隊發起的第二次進攻。而且由於大型艦隻轉向比較慢，會在這個這個時候引起編隊的混亂。同時他決定在這次攻擊結束後，立即派出飛機跟蹤德國的攻擊機群找到德國大洋艦隊。
不過英格索蘭沒料到的是德國魚雷機的攻擊目標壓根就不是美國艦隊中間的航母，而是他們的大型戰列艦，而且由於一開始德國me-410魚雷機先做出進攻美國艦隊航母的架勢，等衝近了就突然轉向了美國的戰列艦分隊
本來按照英格索蘭的預計，德國海軍這次的攻擊目標肯定是他們的航母，卻沒有想到德國人竟然會放棄攻擊他們的航母，轉身去攻擊他們的大型戰列艦，而戰列艦還紛紛沒有調轉過艦首朝向德國me-410魚雷攻擊機的飛行方向，而這個時候在空中一部分攜帶炸彈的me-410俯衝轟炸機也在護航戰鬥機的幫助下突破了美國海軍戰鬥機的攔截，來到了美國艦隊的上空。
郝爾特少校駕駛著自己的me-410魚雷攻擊機，冒著美國艦隊發射的密集防空炮火向自己的目標衝過去，他可以聽見那些炮彈爆炸的聲音，但是他現在眼睛裡只盯著眼前自己的目標－美國『北卡羅來納』號戰列艦，這艘巨大的戰列艦一邊向著他所駕駛的飛機猛烈開火，一邊轉向。
郝爾特少校在衝到發射陣位後按下了投彈開關，機腹下掛裝的魚雷被投進了大海，他感到機身一輕，連忙壓住操縱桿，慢慢的讓飛機拉起來，就在這個時候，機身突然感覺到象被一件沉重的東西撞中一樣，隨後在自己身後的後艙機槍手大叫起來：「我們被擊中了！」
一會後飛機的尾翼就不聽郝爾特的使喚了，扳動操縱桿所要費的力氣越來越大，他大聲對後座的機槍手喊道：「飛機不行了，你快準備跳傘！」
當他駕駛的飛機越過美**艦上空，後座的後機槍手推開坐艙上的玻璃蓋，跳了出去，郝爾特鬆開飛機座椅上的安全帶，準備跟著自己的同伴一起跳出去的時候，突然自己的胸口像是被一個大錘重重擊中，他低頭向自己的胸口一看，汩汩的鮮血冒了出來，渾身軟弱沒有力氣，郝爾特很明白，自己如果就這麼跳出去多半也只能是死路一條，他心一橫，猛力扳動操作桿，按低機頭，向著最近的一艘美國巡洋艦撞了過去。
轟的一聲，郝爾特駕駛的飛機撞在美國巡洋艦的前炮塔上，飛機上的燃料燃起了大火，美國水兵連忙抬來水管進行滅火。救助受傷的同伴。
這時美國航母上起飛的遠程偵察機終於傳回來它們偵察到的德國大洋艦隊的方位情報，而這個時候德國大洋艦隊的第一波攻擊也宣告結束，德國第一波攻擊機群在損失了五分之一的飛機後編隊飛回自己的母艦，（德國的損失主要是魚雷攻擊機和俯衝轟炸機的損失），最後消失在遠處海天一線處。
英格索蘭一邊命令立即清理他屬下的幾艘航母的飛行甲板，迎接在空中的護航戰鬥機降落，空中的飛機不必尋找自己的母艦降落，另外幾艘航母則立即為美國海軍的俯衝轟炸機和魚雷攻擊機裝備炸彈和魚雷以及加注燃料，同時要求艦隊裡的軍艦報上各自的損失。
很快各軍艦就通過無線電向旗艦報來了它們的損失，除了幾艘戰列艦因躲避魚雷不及而中了一些魚雷，導致底部隔艙中了魚雷，有些軍艦的鍋爐受損，導致航速下降，此外突破攔截的德國俯衝轟炸機趁火打劫，投下的炸彈擊中了一些軍艦，其中也以戰列艦為主，不過受的傷並不算嚴重，經過水兵的緊急損害管理和修理，部分軍艦設備已經恢復使用。
英格索蘭看著在航母甲板上地勤人員圍著飛機忙忙碌碌，為那些飛機掛裝炸彈、魚雷、機槍子彈和機炮炮彈，為飛機灌注油料。而飛行員們正在飛行員待命室裡聽高級飛行軍官講解偵察機偵察回來的情報，佈置作戰計劃。不過他腦子裡卻在推測德國魚雷攻擊機和俯衝轟炸機為什麼會棄航母轉而攻擊美國艦隊的大型戰列艦和巡洋艦，德國人並不是傻瓜，肯定明白在這個距離上航空母艦及上面的飛機對戰鬥勝利的重要性，可是他們為什麼會放棄攻擊美國大西洋艦隊的航母而攻擊美國的戰列艦呢，他們的指揮官的動機是什麼？
這個時候他的參謀向他報告：「將軍，攻擊德國大洋艦隊的攻擊機群已經準備完畢，請求下一步指示！」
「立即起飛，攻擊、攻擊！」英格索蘭不假思索，以十分堅決的口氣下達了作戰命令。
在飛行指揮軍官的指揮下，一架架戰鬥機、俯衝轟炸機、魚雷攻擊機離開了美國艦隊航母的甲板，在空中編隊向西北方飛了過去。
在機群離開了一個小時後，英格索蘭突然腦子裡靈光一閃，他想到了德國第一波攻擊力量為什麼會攻擊美國艦隊裡的戰列艦和巡洋艦了。
「命令我們的空中編隊，不要再去……」他正在向自己的作戰參謀傳達命令的時候，突然另一個作戰參謀將電話打了過來，打斷了他的話：「將軍，雷達發現海面目標！」
「海面目標，在什麼方位，距離我們現在的方位有多遠？」
「在我們的120°方位，距離我們現在的方位18海里。」參謀報告道。
英格索蘭知道自己的擔心終於變成了事實，德國人是準備來和他打一場傳統的戰列艦之間的海戰，之前的空襲就是為了盡可能讓他艦隊裡面的戰列艦喪失戰鬥力。而他現在的大部航空攻擊力量已經派了出去，留下的只是一些戰鬥機而已，這些戰鬥機根本就不可能對對方重甲的戰列艦造成什麼像樣的傷害。他立即命令艦隊列出炮擊陣形，同時
負責指揮打擊艦隊的德國海軍將領是艾裡希。貝海軍少將，雖然德**艦上的雷達性能並不如美國艦隊，但是這只艦隊有負責火控指揮的偵察機，該機已經將美國艦隊的方位報知了艾裡希。貝，所以他可以從容的佈置自己手中的兵力。而美國人則剛剛結束一場戰鬥，大家精神有些鬆懈，雷達兵並沒有將德國的偵察機分辨出來，從而喪失了提前發現德艦的時機。而美國艦隊未派出偵察機偵察周圍情況也是一大錯招。
德國打擊艦隊各軍艦取80°航向，迅速靠近自己的對手接敵。雖然德**艦的雷達性能要比美**艦的雷達性能差，但是借助偵察機的偵察情報，在海圖上標注美國艦隊方位毫不費力。各戰列艦的巨炮緩緩轉向左舷，艦隊已經逐步轉成了一字炮擊陣列，就等著艾裡希。貝的發炮命令。
雙方距離在不斷縮短，16海里……12海里。德國打擊艦隊旗艦『俾斯麥』號上的槍炮長大聲喊道：「目標方位118°，距離25000米！」
「很好！」艾裡希。貝大聲下令：「通知艦隊各艦，現在自由射擊，各艦朝自己的目標艦發射穿甲彈！」
幾分鐘後，德國艦隊上的巨炮開始噴出了火焰，炮彈從軍艦大炮口中飛出，向著射擊指揮儀瞄準的目標飛了過去。
『俾斯麥』號的射擊目標是美國艦隊的『北卡羅來納』號戰列艦，在第一次炮擊中『俾斯麥』號上的8門雙聯裝380毫米/52倍徑主炮射出的8發380毫米穿甲彈就飛越佯面，在『北卡羅來納』號戰列艦周圍炸起了高大的水柱。彈片夾雜著海水飛上天空，又散落到戰列艦的甲板上。
『北卡羅來納』號戰列艦此前在德國飛機的攻擊中吃了三枚魚雷，造成二號鍋爐艙進水，兩台鍋爐停止工作，經過水兵的奮力搶救，二號鍋爐艙和其它艙段的聯繫被成功切斷，海水沒有繼續湧入其它艙段，甲板上有一門雙聯裝127毫米高平兩用副炮被擊毀，受傷水兵大約20多人，無人死亡。
雖然對德國戰列艦隊前來襲擊沒有任何的準備，而且在德艦炮擊的時候，它由於躲避一艘受傷的驅逐艦的緣故，艦體並沒有完全調轉過來，只是大半個艦身對向了德**艦的方向。後主炮無法進行射擊，只有前甲板上的兩門三聯裝406毫米主炮可以用於還擊。
在『俾斯麥』號上，槍炮長通過望遠鏡看到自己的主炮已經對自己的對手『北卡羅來納』號戰列艦形成了跨射，他知道對手的406毫米主炮並不是好對付的，它的炮彈重達1225kg，射速每分兩發，射程最高達3萬多米，炮塔的高低和水平轉速分別為12°/秒和4°/秒，而己方軍艦『俾斯麥』號上的炮彈才800kg。所以要抓住眼前這個機會盡快重創對方。不然等對方調整過來，吃大虧的可是自己。於是在炮火校射機的幫助下繼續對自己的對手猛烈射擊。
在第三次炮擊中，一發『俾斯麥』號發射的穿甲彈準確命中了『北卡羅來納』號戰列艦的二號主炮，雖然主炮由於厚重的裝甲並沒有太大的損傷，但是隨即而來的另一發炮彈卻擊穿了彈藥艙48．75毫米厚的護甲，『北卡羅來納』號戰列艦的艦長赫斯特維德特海軍上校立即命令向前部彈藥艙注水，以防彈藥艙內的彈藥因高溫殉爆受損，而在彈藥艙裡的水兵一邊忙著撲滅大火，一邊搶運著乾燥的彈藥為上面的主炮提供炮彈和發射藥。
『俾斯麥』號上的幾門副炮隨著距離的接近也加入了炮擊的行列，它們和主炮猛烈開火，炸斷了『北卡羅來納』號戰列艦的主桅，而『北卡羅來納』號戰列艦的一發127毫米炮彈也擊中了『俾斯麥』號的尾部，引起的大火，由於大火煙霧的影響，使得『俾斯麥』號尾部的火力有所減弱。
『北卡羅來納』號戰列艦抓住這個機會，將尾部轉了過來，然後上面的全部主炮立即對準『俾斯麥』號進行猛烈射擊，很快『俾斯麥』號周圍就被水柱所包圍。
美國艦隊的猛烈反擊令艾裡希。貝大吃一驚，按照艦載機部隊的報告，美國大西洋艦隊的主力戰列艦應該是受到了中等打擊，怎麼此時還有如此的戰力，這樣打下去即使最終德軍能取勝也是一個慘勝的結局。這可不是德國大洋艦隊所能接受的，美國人可以接受這個損失，德國人接受不起。
就在他準備下令撤出戰場的時候，突然他發現對面的美國艦隊開始慌亂起來，美國艦隊的戰列艦解除了炮擊陣列，開始紛紛調轉船頭，像是在躲避著什麼。
艾裡希。貝愣了一下，隨後就明白過來這是德國潛艇部隊從另一個方向趕到了戰場，它們發射的魚雷迫使對面的美**艦不得不解散編隊躲避魚雷。
情況也正是這樣，美國艦隊發現在它們的東南側出現像是海潮的東西向他們撲過來，等『海潮』接近後他們才發覺那是密密麻麻的魚雷在海面上航行帶起的海水海浪，各艦不得不解散編隊以躲避在水下的魚雷。
德國打擊艦隊見到這種情況，本來要準備撤退的艾裡希。貝立即命令艦隊猛烈開火，炮彈如同烏鴉群一般落入了陷入混亂的美國戰列艦艦隊中。
『北卡羅來納』號戰列艦躲過了六發向它射來的魚雷，但艦橋附近的水線處還是被一枚魚雷命中。艦體水線下閃出一片強光，一根白色的水柱沖天而起，飛濺的海水捲上甲板，沖涮著已遭破壞的前甲板。『北卡羅來納』號戰列艦不禁猛烈地顫抖起來。
這時『俾斯麥』號上的炮彈又一次掉在『北卡羅來納』號戰列艦附近的海水裡，但是這次的距離比上次要近得多，所以炮彈的一些碎片飛上了前甲板，無情的收割著在前甲板上進行損管作業的美國水兵的性命。
此時在後方的英格索蘭看得很清楚，如果此時不命令艦隊撤離的話，等到艦隊落在下風的時候局面就很難收拾了，而攻擊德國大洋艦隊的機群遇到了突如其來的暴雨的阻攔，一時無法靠近德國大洋艦隊（這就是周天雷使用的人工降雨技術，德國海軍的氣象軍官準確的報告了德國大洋艦隊附近的雲朵情況，周天雷讓幾架飛機向一個由北向南運動的大型雨雲投放催雨劑，提前將雨雲的水釋放出來變成了水，而自己的艦隊躲進了雨幕中，成功的躲避了美國艦隊的航空攻擊），此時接到自己的母艦遭受攻擊的消息，空中指揮官不得不命令機隊返航，去攻擊那支德國打擊艦隊。
這個往復無功的機隊在半途上遇到了德國打擊艦隊護航戰鬥機群的突然襲擊，由於帶著沉重的炸彈魚雷往復飛行，很多飛機的油料已經不是太充足，再加上長途飛行帶來的疲勞，在遇到襲擊後，美國護航戰鬥機群的阻截線很快就被德國打擊艦隊護航戰鬥機群突破，很多美國攻擊機丟下了炸彈和魚雷向自己的母艦方向高速逃跑。
在天黑之前，德國打擊艦隊撤出了戰鬥，向著預先指定的會合海域高速駛去，而美國艦隊雖然損失並不算太嚴重，但這次他們並沒有摧毀德國大洋艦隊的作戰能力，而且還得到了一個從國內來的壞消息，美國東海岸和中美洲地區遭到了不明攻擊，巴拿馬運河的部分閘門受到損壞不得不暫時關閉。美國海軍部判斷是德國遠洋潛艇實施的襲擊，大西洋艦隊不得不撤回兵力。
在海戰結束後的第十天上，一個蘑菇雲在試驗場上升了起來。