После 13.00 «Дзуйхо» попал под атаку самолетов третьей волны. В 13.17 одна торпеда попала в носовую часть с левого борта прямо под ходовым мостиком. Бомба попала в кормовой элеватор. В 13.30 его атаковала большая группа самолетов. торпеда попала в правый борт в корму под ракетной батареей. Последовало еще одно прямое попадание бомбы и 7 близких разрывов. В машинных отделениях были перебиты паропроводы, затоплено правое машинное отделение, появился крен 13° на правый борт. По левому борту было затоплено котельное отделение № 2, началось поступление воды в левое машинное отделение. К 13.30 скорость упала до 13 узлов, действовали только один вал и котельное отделение № 1. В 14.10 атака завершилась, и вся свободная команда была задействована на откачке воды.
Ожидая прибытия новой ударной авиагруппы в район целей, Уинтерс облетел вокруг только что поврежденных кораблей. Во время облета он обнаружил линейный корабль и два крейсера на расстоянии от 10 до 20 миль к югу от главных сил, следовавших на север. Он донес Митчеру об обнаружении и возвратился в район нанесения последнего удара.
Уинтерс появился над основной группой кораблей противника как раз вовремя, чтобы засвидетельствовать агонию «Дзуйкаку». Около 14.30 Винтере пронаблюдал, как «Дзуйкаку» медленно опрокинулся через левый борт и затонул без каких-либо взрывов.
Четвертая волна атаковала разрозненными небольшими группами. Однако строй японцев к этому времени полностью рассыпался, и это уже не имело особого значения.
К 14.45 левое машинное отделение «Дзуйхо» было полностью затоплено, и корабль потерял ход. Через 10 минут началась четвертая атака, и 10 близких разрывов нанесли новые повреждения. Крен на правый борт увеличился до 23°, и раненый командир корабля капитан 1-го ранга Сугиура приказал команде покинуть корабль. В 15.26 «Дзуйхо» повалился на правый борт и затонул кормой вперед. Как ни странно, потери команды, с учетом полученных авианосцем повреждений, оказались относительно невелики – всего 215 человек.
К этому времени три японских авианосца были потоплены, а горящий «Тиёда» стоял на месте, дожидаясь решения своей участи. Предполагая, что этот поврежденный авианосец оставлен командой, Шерман предложил взять его на буксир в качестве «сувенира». Вице-адмирал Митчер неохотно отверг это предложение в пользу своего плана послать контр-адмирала ДюБоуза на север с соединением крейсеров и эсминцев для уничтожения отставших японских кораблей. Около 13.30 он решил, что авианосные группы приблизились на минимально безопасное расстояние к противнику, примерно на 60 миль к ближайшим целям, и приказал авианосцам больше не сближаться. При переговорах по радиотелефону ДюБоуз сказал, что, по его мнению, крейсера не справятся с обстановкой на севере, так как если двум линейным кораблям противника удастся соединиться, то крейсерам придется туго. «Однако, если вы считаете это возможным, мы так сделаем».
Пятый, и последний, удар авиации в этом бою слился с предыдущим четвертым. В обоих ударах действиями авиации с воздуха управлял капитан 3-го ранга Уорделл, находившийся в районе целей с 15.00 до 18.00. Из 96 самолетов, взлетевших после 16.00 с авианосцев «Эссекс», «Лексингтон», «Лэнгли» и «Энтерпрайз», 55 были истребителями, вооруженными бомбами. 10 из 13 «Авенджеров» имели по одной 1000-кг бомбе вместо торпед. Для большинства летчиков это был завершающий вылет после двух суток беспрецедентных воздушных боев, в ходе которых некоторым из них пришлось участвовать в ударах по трем японским соединениям, находившимся в трех различных морях.
Японское соединение окончательно распалось. Самой северной группой были «Исэ», «Оёдо» и 5 эсминцев. Южнее шли «Хьюга» и «Симоцуки», еще южнее – «Исудзу» и «Маки». В 20 милях левее «Хьюги» в одиночку тащился поврежденный «Тама». И в 75 милях от северной группы стоял на месте горящий «Тиёда».
Уорделл стремился поразить линейные корабли и нацелил основную часть своих сил против двух целей, находившихся в двух отдельных группах, на расстоянии 10 миль друг от друга. Наши летчики атаковали с обычной для них настойчивостью, неоднократно пикируя сквозь плотные завесы зенитного огня, неся потери в самолетах. Однако в свете трезвого последующего разбора реально достигнутых результатов представляется бесполезным перечислять «подтвержденные попадания» и доклады летчиков о результатах ударов. Авиагруппа с одного только авианосца претендовала на тринадцать прямых попаданий в один из линейных кораблей. Тщательный разбор докладов о попаданиях в эти тяжелые корабли во время всех налетов этого дня, при котором старались исключить дублирование, давал 22 прямых попадания в один линейный корабль и 15 в другой. 10 из них были попадания торпедами. Близкие разрывы в расчет не принимались.
