麥克拉斯基從他的座機上看到，日軍的4艘航空母艦列成菱形隊形航進，航向正北，“飛龍”號在前，“加賀”號在後，左為“赤城”號，右為“蒼龍”號，其余護衛的艦只圍在四周，組成了一個巨大的鋼鐵花環。
這時，麥克拉斯基指揮機群從南面偏西方向，即從南云部隊的左後方接近。他將33架轟炸機分為4組，對就近的目標，即對西面的“赤城”號和南面的“加賀”號實施集中攻擊。
在此之前，由于日艦剛剛遭受兩批魚雷機的襲擊，在空中擔任戰斗巡邏的大部分戰斗機即將耗盡燃油，紛紛著艦加油裝彈。尚在空中盤旋的戰斗機已被美魚雷機吸引到低空，因而放松了對高空的戒備。加之空中有云，這群轟炸機隱蔽在云塊之上，日軍未能發現。
正是麥克拉斯基帶領的這群不速之客，將南云艦隊推入了死亡的深淵。
美軍前兩批魚雷機的攻擊，並未對日艦造成大的威脅，日軍的4艘航空母艦一直在繼續進行攻擊美軍艦隊的准備。飛機一架一架地從機庫里提上來，迅速在飛行甲板上排好。
10時22分，南云接到報告，各項准備工作完成，飛機可以立即起飛。南云隨即下達了准備起飛的命令。
在“赤城”號飛行甲板上，全部飛機都已經發動。龐大的航空母艦開始逆風航行。只要開始起飛，僅需幾分鍾的時間，全部飛機都可以離艦升空。
此時，南云的心情也很激動，他感到勝利已經在握。但是，他沒有料到，命運之神偏偏不給他這幾分鍾的時間。只是在轉眼之間，就出現了令他目瞪口呆的事情。
10時24分，從航空母艦艦橋的話筒里，發出了“開始起飛”的命令。飛行長搖動著小白旗，第一架“零”式戰斗機開足馬力，飛離了飛行甲板。
突然，望哨喊道：“俯沖轟炸機！”原來，麥克拉斯的機群開始攻擊了。
只見3架美機朝“赤城”號垂直俯沖下去。飛機的黑影越來越大。突然，許多黑色的東西從機翼下淒厲地搖晃而下。
是炸彈！兩枚炸彈筆直地朝著“赤城”號砸去。立即出現了奪目的閃光，接著響起炸彈直接命中的“轟隆”爆炸聲。
僅僅幾秒鍾功夫，便造成了令人毛骨悚然的破壞。“赤城”號飛行甲板中部升降機後面被炸開一個大洞，升降機被炸得像一塊燒卷了的玻璃板，塌向機庫。飛行甲板的鋼板奇形怪狀地向上翻卷著。被炸毀的飛機機尾上翹，從飛機里伸出青藍色的火舌，冒著濃煙。大火開始迅速蔓延。
“赤城”號直接命中兩顆炸彈，一顆落在中部升降機後部，另一顆落在飛行甲板左舷後段。按正常情況，這兩顆炸彈對這艘巨大的航空母艦本不會造成致命的損傷，但是，由此而引起的汽油和彈藥的爆炸，摧毀了艦上好幾個整段，動搖了艦橋，致命的碎片在空中到處飛舞。當火勢向停在飛行甲板上比翼排列著的飛機中蔓延時，飛機上的魚雷開始爆炸。此後不久，那些從飛機上卸下來還沒來得及運到下面彈藥庫中的800公斤重磅炸彈也開始爆炸，因而使火勢越發無法控制。整個機庫區成了一片火海，火焰迅速向艦橋燃燒。
由于大火的蔓延，“赤城”號完全喪失了作戰能力，同外界的通訊聯系也被割斷。此時，南云的參謀長草鹿海軍少將主張立即把司令旗移到“長良”號巡洋艦上去。南云無可奈何地同意了。
南云帶著指揮機構離開後，艦橋上只留下了青木艦長、航海長、飛行長和淵田等人。青木艦長指揮“赤城”號的艦員繼續努力控制火勢。但他們的努力無異于杯水車薪。由于發電機停止工作，艦上不僅失去了照明，而且連滅火用的水泵也失去了作用。機庫的防火門已被燒毀，化學滅火機全部不能用了。而且甲板不斷發生著爆炸，每次爆炸都炸穿甲板，傷害到許多人。飛行長勸淵田馬上離開艦橋，到拋錨甲板上去。在水兵的攙扶下，淵田艱難地爬上艦橋的窗口。不久，機庫里又發生一次爆炸，爆炸產生的沖擊波把淵田擊倒在飛行甲板上，淵田失去了知覺。
烈火繼續蔓延，火勢越來越猛，熱氣通過進氣孔，竄進軍艦最底下的部分，在那里工作的人員開始因窒息而昏倒。為了使部下得救，機電長穿過燃燒中的甲板，跑到上面向艦長報告了機艙情況。艦長立即下令全體機電人員馬上到甲板上來。但是，已經太晚了，帶著這道命令試圖穿過火海下去的傳令兵一去不返，機艙人員沒有一個人幸免。
傷亡不斷增加，大火越來越無法控制了。18點，青木艦長決定棄艦。傷員開始轉移到小船和汽艇上，許多沒有負傷的人跳到海里，游泳離開“赤城”號。
青木艦長于19點20分從一艘驅逐艦上發電報給南云，請求批准將被毀的航空母艦炸沉。聯合艦隊的旗艦截收到了這份電報。
22時25分，山本海軍上將發出暫緩處置那艘航空母艦的命令。
青木艦長接到這一命令後，獨自返回“赤城”號。他回到還沒有被大火波及的拋錨甲板，把自己綁在鐵錨上，等待著死亡。
在作戰室里，山本召集全體參謀人員開會，專門研究“赤城”號如何處理的問題。是同意青木的意見，將它擊沉呢？還是冒再打一仗的風險，沖進作戰海區去把它拖出來呢？還是讓它聽天由命？他們知道，如果把“赤城”號拋棄，人肯定會把它弄走，它將成為令美國人驕傲的一件展品。
討論的氣氛富有戲劇色彩。尤其是黑島海軍上校，在發言中非常沖動。這位首席參謀悲憤交集，羞愧難言，灰心喪氣，痛哭起來。許多人也淚流滿面。黑島痛哭道：“我們不能用天皇陛下自己的魚雷來擊沉天皇陛下的戰艦啊！”
他的這番話似乎使房間變成了真空。參謀們幾乎個個喉嚨哽咽，連氣也喘不上來。
山本的心里也許在哭，但他眼里沒有淚水。只有他才能作出棄艦的決定，而作出這個決定太痛苦了，他哭都哭不出來。
山本終于開了腔。他語調緩慢而沉重：“我自己曾當過‘赤城’號的艦長，現在我必須下令將它擊沉。對此，我心里萬分遺憾！”
接著山本又說：“對于用我們自己的魚雷擊沉‘赤城’號這件事，我將向天皇陛下請罪！”