A 2 amerikai és 3 japán anyahajón szállított repülőgépek száma körülbelül egyenlő volt, ugyanakkor azonban a szövetségesek a parti településű légierejük révén fölényben voltak a hadművelet térségében, a japánok 315 gépével szemben 450 géppel rendelkeztek.
Május 8-án a Korall-tengeren összecsapott a két hajóhad. Az amerikai légi felderítés felfedezte Új-Guinea keleti végénél a japán deszant erőket, másnap több mint 90 repülőgép emelkedett fel az amerikai anyahajókról, és csapást mértek a "Shoho" könnyű repülőgép-anyahajóra. A hajó a roham kezdete után 15 perccel elsüllyedt.
A japán gépek is felszálltak anyahajóikról, és mivel nem találták meg az amerikai anyahajókat, a "Neosho" nagyméretű tartályhajót, és az azt kísérő "Sims" torpedórombolót támadták meg.
Május 8-án hajnalban az amerikai és a japán repülőgépek felderítették egymás anyahajós magasabb egységeit, 82 amerikai és 70 japán repülőgép szállt fel csaknem egyidejűleg. Elsőként a Yorktownról felszállt 49 gépből álló csoport fedezte fel az ellenséget, és megtámadta a Shokaku anyahajót. A japán anyahajón tűz ütött ki. Ezután még egy támadás érte a Lexington anyahajóról felszállt gépek egy csoportja részéről, és így a Shokaku további sérüléseket szenvedett.
A japán gépek támadása következtében viszont megsérült a Yorktown is. A két hajót sűrű füst borította el, a gépeknek mégis sikerült leszállni anyahajóikra, ami után a magasabb egység teljes sebességgel déli irányban eltávolodott a harc körzetéből.
A Lexingtonon röviddel ezután hatalmas robbanás következett be, majd a hajót az amerikaiak elsüllyesztették. Ezalatt a Shokakun még mindig tombolt a tűz, a japán gépek kénytelenek voltak a Zuikaku anyahajóra leszállni. Takagi tengernagy, a magasabbegység parancsnoka úgy döntött, hogy nem folytatja a támadást, előbb feltölti repülőgépeit üzemanyaggal. Ebben a helyzetben Inoue tengernagy, a 4. japán flotta parancsnoka parancsot adott, hogy a Port Moresby elfoglalására irányuló hadműveletet halasszák el, és valamennyi erő hagyja el a harc körletét. Ez az elhatározás az elöljáró parancsnokság felháborodását váltotta ki. Jamamoto tengernagy, az egyesített flotta parancsnoka megparancsolta, hogy folytassák az amerikai hadihajók üldözését. A 4. flotta május 9-én reggel el is indult déli irányba, de már nem tudta felfedni Fletcher magasabb egységét. A japán deszanterők visszatértek Rabaulba. A korall-tengeri ütközet ezzel véget ért. A korall-tengeri csata már a jövő arculatát mutatta. A történelemben most először küzdött két flotta több mint másfél száz kilométeres távolságból, anélkül, hogy látták volna egymást. A nagy csatahajók ideje lejárt; a repülőgép-anyahajók vették át az uralmat.
