弗莱彻判断，刚刚占领图拉吉的日军不太可能有战斗机进驻，他把18架野猫战斗机全部留下用于舰队的保护。清晨4时31分，第一攻击波开始起飞，包括伯奇少校的13架侦察轰炸机，泰勒少校的12架鱼雷机以及肖特上尉的15架俯冲轰炸机。轰炸机均装载454公斤丨炸丨弹，鱼雷机则携带MK13型533毫米航空鱼雷。

　　攻击编队指挥官是资历较深的侦察轰炸机中队长伯奇少校，但他并非编队中军衔最高的军官。在一架无畏式轰炸机的后座上，坐着太平洋舰队火炮射击参谋沃尔特辛德勒中校。在中校的再三请求下，弗莱彻勉强同意让他参加第一波攻击，在实战中考察美军的空袭效果。在珊瑚海海战中，尽职尽责的辛德勒中校先后五次登上飞机现场观摩了战斗过程。

　　由于鱼雷机相比轰炸机速度较慢，美军3个攻击机群基本是顺次投入战斗的。6时30分，伯奇的侦察轰炸机队率先抵达图拉吉港上空。日军根本未曾想到美国人这么快就到了，登陆部队没有任何空中掩护。此前护航的“祥凤”号轻型航母已调头北上，前往掩护莫尔兹比港登陆部队。高木机动舰队此时仍然滞留在拉包尔海域，试图努力完成运送9架战斗机的倒霉任务。刚刚架起的几门高射炮也无人看守。6时45分，第一架轰炸机率先发起攻击，美机从5000米高空接近目标，在3000米高度以70度角高速向日舰俯冲至760米高度投弹。伴随一声惊天动地的巨响，一颗454公斤丨炸丨弹准确命中日军“菊月”号驱逐舰，当场死12人伤22人。随着更多丨炸丨弹纷纷落下，整个港口被炸得一片狼藉，到处都是烈火、浓烟、水柱和溅起的碎片，剧烈的爆炸甚至将飞机的引擎声都湮没了。

　　6时50分，泰勒少校的鱼雷机群抵达战场。此时日本人已经反应过来，防空阵地上寥寥几门高射炮和高射机枪纷纷开火。美机对此毫不理会，纷纷降至20米低空寻找合适目标投放鱼雷，水面瞬间被划出一道道白色的痕迹。此时肖特上尉的俯冲轰炸机队也适时赶到，15架飞机每5架为一组，分别攻击了1艘水上飞机供应舰、1艘驱逐舰和1艘商船。遭受丨炸丨弹和鱼雷联合攻击的日军舰船纷纷逃向外海。无可奈何的志摩少将一边发出紧急呼救信号，一边下令“高荣丸”、“吾妻山丸”等运输船停止卸载，迅速逃往图拉吉以北190公里处躲避。

　　8时45分，返航的第一攻击波开始陆续在“约克城”号降落。尽管并未遭受损失，但第一个跳下飞机的伯奇少校对之前的攻击大为不满。当他们进行俯冲轰炸时，低空湿热的空气很快在飞机风挡玻璃上形成了一层雾气，大大影响了飞行员的可视度，从而导致攻击效果大打折扣。伯奇建议实施第二波攻击，因为港内仍由大量日军舰船。

　　随后归来的飞行员对伯奇的观察进行了补充。鱼雷机队声称击沉了2艘驱逐舰，重创1艘轻巡洋舰和1艘货船。经过七嘴八舌的验证后大家认为，至少有4颗丨炸丨弹准确命中了目标，还有1颗可能也命中了，有3艘运输舰中弹，2艘巡洋舰向外海逃离，有1艘水上飞机供应舰和1艘货轮也遭到丨炸丨弹攻击，但是否命中不敢肯定。

　　美军飞行员的经验无疑是欠缺的。日军损失远没有他们说的那么大，只有老式驱逐舰“菊月”号重伤，为避免沉没不得不抢滩搁浅。

　　9时6分，弗莱彻下令发起第二波攻击。这次出动的38架战机包括13架侦察轰炸机、11架鱼雷机和14架俯冲轰炸机。抵达战场的第二攻击波开始在瓜岛西、北两个方向追击从港内逃出的日军舰船。9时45分攻击开始，肖特上尉的俯冲轰炸机第一小队命中直击弹1颗、近失弹3颗，第二小队命中直击弹1颗、第三小队命中近失弹1颗。侦察轰炸机队在10时40分攻击了1艘已经受伤的日军水上飞机供应舰，同时击落了一架试图干扰轰炸的水上飞机。鱼雷机队同样选择了水上飞机供应舰，但并未能取得命中。刚刚进驻的日军水上飞机对美军轰炸机实施了拦截。

　　最后一波攻击机群在12时40分出发。这一波并未起飞鱼雷机，只有侦察轰炸机12架和俯冲轰炸机9架。为排除日军水上飞机的干扰，4架野猫战斗机奉命为出击的轰炸机护航。13时30分攻击开始，起飞迎战的日军水上飞机迅速被野猫战斗机击落3架。麦卡斯基驾驶战斗机扫射了“夕月”号舰桥、轮机舱和鱼雷发射器，造成驱逐舰舰桥起火，人员伤亡惨重，包括舰长橘广太少佐在内10人死亡24人受伤。侦察轰炸机声称重创1艘货船，还攻击了港口设施。俯冲轰炸机仍然找到那艘多次受攻的水上飞机供应舰投下丨炸丨弹，可惜无一命中。“吾妻丸”号上吴镇守府第三特别陆战队5死29伤。

　　美军三波攻击合计消耗鱼雷22条，丨炸丨弹76颗，12.7毫米机枪弹12570发，7.6毫米弹70095发。第二波攻击损失鱼雷机一架，参加第三波攻击的2架战斗机迷航，降落在瓜岛亨斯洛角的海滩上，那里距第十七特混舰队约80公里。爱兵如子的弗莱彻立即派驱逐舰前往救援。“哈曼”号驱逐舰的摩托艇成功接回了两名战斗机飞行员。“帕金斯”号驱逐舰虽然未能找到鱼雷机的机组成员，但他们幸运地落到倾向于盟军的所罗门岛民手中，之后辗转回到了部队。

　　舰载机攻击期间，弗莱彻曾试图派出2艘巡洋舰和2艘驱逐舰去“结果那些受损的日军舰只”。“阿斯托利亚”号上的史密斯少将—他是太平洋舰队的前任参谋长—随即安排了出击舰只。虽然舰队距图拉吉只有140公里，但硕大的瓜岛横在面前，出击舰只必须绕道而行，天黑前肯定无法到达战场。斟酌再三，弗莱彻取消了水面舰只出击的命令。这无疑是非常明智的，否则那4艘无法及时赶回的巡洋舰和驱逐舰第二天将成为高木机动舰队攻击的活靶子。

　　汇总战果，美军声称击沉2艘驱逐舰，小型舰只4艘，重创大型运输船和水上飞机供应舰各1艘，击落水上飞机5架。根据飞行员夸大的描述，弗莱彻认为攻击取得了显赫战果。实际上日军损失轻微，只有受重创的“菊月”号驱逐舰拖上岸后被废弃，其余特设扫雷艇第一号、第二号和“玉丸”号以及4艘登陆驳船被击沉。日军死87人伤124人。

　　随轰炸机飞了三个来回的辛德勒中校观摩了全部攻击过程，他坦诚这些初出茅庐的小伙子们准头“很糟糕”。中校认为如果能够达到和平时期的标准命中率，日军的损失将三倍于此。糟糕的战绩值得原谅，长期有惊无险却异常折磨神经的巡航已经让飞行员疲态尽露，图拉吉作战对他们来说不过是一次难得的热身机会而已。实际上这也是“约克城”号的鱼雷机队开战以来第一次真正投雷。

　　在随后发给太平洋舰队司令部的报告中，弗莱彻声称“敌人遭受了重大损失”，在报告了详细战果后最后他说“真痛快”！在签署弗莱彻发来的战报时尼米兹称，图拉吉战斗“从耗费弹药情况看所得战果实在令人失望”。但他还是立即向弗莱彻发去了热情洋溢的电报，“祝贺你和你的部队圆满完成任务，望能和援军一起扩大战果”，并称赞“约克城”号飞行员“不摧毁目标誓不罢休的精神非常值得表扬”。

　　日落时分，弗莱彻回收了所有飞机打道回府。“约克城”号以23节向东南方向航行，准备和菲奇的第十一特混舰队汇合。