美國第五艦隊指揮官雷蒙德在發現大和號攻擊時，負責攻擊沖繩·阿姆斯·斯普魯恩斯將軍最初打算進行戰艦決戰，但由于日本艦隊后來的行蹤不明，最終決定由Mitscher中將的第58機動部隊進行航空攻擊。

　　10點左右，沖繩以東的8艘空母出動了約400架攻擊隊。攻擊隊由F6F戰斗機、F4U戰斗機、SB2C俯沖轟炸機，TBF魚雷機組成。其他支援艦準備阻止日本艦隊在航空攻擊失敗時前進。美國攻擊隊花了大約兩個小時從沖繩飛往日本艦隊，包圍和組織空襲射程。

　　12時30分，第一波攻擊隊開始攻擊。日本艦隊開始以25節的速度回避和對空作戰。大和大約有150座對空火器。美雷擊機集中攻擊大和左舷。12時46分，矢狀輪機部分被魚雷擊中，無法航行。然后矢量被至少6枚魚雷和12發炸彈擊中。急救矢的集風也受到了攻擊，重創后無法航行。矢狀于14時5分沉沒。在第一波攻擊中，大和被2發炸彈和1枚魚雷擊中，導致速度下降，艦尾發生火災。涼月被重創而脫隊，濱風沉沒。相信大和等空襲前，輪機故障的朝霜已經被擊沉。

　　第二波第三波攻擊

　　從13:20到14:15，第二波和第三波攻擊隊來襲。攻擊集中在大和號，大和至少被8枚魚雷和15發炸彈擊中。炸彈造成的損壞導致空射能力下降。魚雷集中在左舷。13時33分，向右舷的輪機室和鍋爐室注水保持平衡。許多船員在不知情的情況下被水浸死。右舷輪機的損失和大量浸水使速度降至10節。大和低速前進已成為魚雷攻擊機的優秀目標，攻擊集中在舵和船尾。

　　14時2分，知道大和即將沉沒的伊藤中將下令暫停作戰，船員離開船只。14時5分，大和開始傾覆。伊藤中將和船長有賀幸作大佐拒絕離開船。14時20分，大和開始沉沒。14時23分，大和彈藥庫爆炸。鹿兒島也可以在200公里外目擊爆云。(北緯30度22分，東經128度04分表達錯誤: 未預料的 / 操作符；表達錯誤： 未預料的 / 運算符)

　　歸還

　　16時39分，第一游擊部隊指揮官下達救援乘員的命令，回到佐世保。在這場海戰中，日本側大和、輕巡矢、驅逐艦濱風被擊沉，霞與集風無法航行，自沉。朝霜沉沒在分離行動中(全員戰死)。在損失艦首后，涼月返回佐世保。冬月、雪風、初霜救助了280名大河生存者和555名矢狀生存者，800多名吉風、濱風、霞生存者帶著生存者返回佐世保。約3700人死亡。

　　10架美國飛機被空炮擊落，共有12名死者。有證據表明，美國戰斗機用機槍攻擊日本海洋生存者。但另一方面，也有證據表明，美國飛機在驅逐艦救助生存者期間沒有攻擊。

　　海戰期間，日軍在沖繩向美國艦隊發動攻擊。4月7日，約有115架飛機攻擊美國艦艇，其中大部分是特殊攻擊機。日軍在攻擊中損失了大約100架飛機。