5日夜里，双方没有明显接触。第二天上午10点半，从澳大利亚起飞的B～17型轰炸机穿过莫尔斯比港，发现护卫日军攻击部队的掩护部队正在向前挺进。这些从所罗门群岛西南方向开下来的日军掩护部队，包括12万吨的"祥风"号航空母舰，美国B-17型轰炸机向"祥风"号发起攻击，但未能击中。他们扔下的炸弹距离目标太远，因而使"祥风"号上灵活的零式战斗机得以起飞，把轰炸机赶走。下午1点钟，几架麦克阿瑟的飞机在新布列颠岛外面发现莫尔斯比港的进攻部队。很明显，日军掩护部队和进攻部队企图经卢伊西亚得群岛的一条通路--佐马得航道绕过新几内亚顶端。
从盟军观点看，最令人吃惊的是，5月6日一架从拉包尔起飞的日本搜索机于上午11点发现了第17特混舰队正在所罗门群岛南面约353海里的地方加油。几个盟军电台同时收到拉包尔电台发出的这一报告。日军"翔鹤"号和"瑞鹤"号在盟军飞机还没有弄清其位置的时候，可能会提前向第17特混舰队发起攻击。当时太平洋舰队司令部处于紧张状态，但却没有收到弗莱彻受到攻击的消息。尼米兹和他的参谋人员不知道，原来日本的大航空母舰编队既没有直接收到搜索机的观察报告，也没有收到拉包尔电台转发的情况报告，从而使日军失去了一次难得的袭击美军的机会。
在珍珠港司令部的值班人员进入夜晚才算松了一口气。对于他们来说，正如所有美国人和菲律宾人民一样，5月6日是一个沉痛的日子。被麦克阿瑟上将留在科雷吉多尔指挥部队的乔纳森·M·温赖特中将，最后被迫同处于半饥饿状态并被围困的部队一起向日军投降，从而使整个菲律宾群岛陷入日军之手。瓦胡岛海军广播电台收到温赖特给罗斯福总统的电报："……怀着万分遗憾的心情和对我的勇敢部队的骄傲，我去会见日军指挥官。总统先生，再见。"
5月7日晨，一架日军搜索机在珊瑚海上空，用报话机进行新的联络。报告用的是日军规定的军语："Te-Te-Te（意即敌人）；Bo-Bo-Bo（航空母舰）；Jun-Jun-Jun（巡洋舰）。"接着是拉包尔方向舰艇的方位和距离。由于声波奇特的跨度现象，这种一般属于短距离通话的内容，竟然能被海军第14军区的一些军事情报监听台收到。罗彻福特通过"热线"保密电话把情况能报给莱顿，莱顿马上报告尼米兹将军、德雷梅尔将军、作战官麦克莫里斯上校和作战室值班军官。值班军官当即将情况标在图上。
太平洋舰队司令部沉浸在紧张和忧虑之中。如果弗莱彻的舰艇又被日军发现，似乎难以再次逃脱敌人的攻击。日军通报第17特混舰队的位置在南纬16度，东经158度，而美国估计至少在西北250海里处。
有人发现通报的位置恰好与拉伊角加油点相吻合，"尼奥肖"号油船由"西姆斯"号驱逐舰护航计划在早晨日出时通过那里。"尼奥肖"号已经给美国舰艇加完了油，正在按确定的方式航行，以便根据需要再次加油。太平洋舰队的军官开始认识到，日军飞行员报告的"航空母舰"和"巡洋舰"，实际上是油船及其护航舰。上午9点钟以后，"尼奥肖"号和"西姆斯"号发出危险信号，原来的推测被证实了。日军高空轰炸机连续三次轰炸，都没有命中这两艘舰船。但在中午的一次袭击中，日军36架俯冲轰炸机同时轰炸，把"西姆斯"号炸沉了，"尼奥肖"号也成了飘浮在海上的一艘废船。
在珍珠港，人们对油船和驱逐舰及其成员既担心又抱有侥幸心理。他们认为，敌机离基地都很远，只能从航空母舰也就是从"翔鹤"号和"瑞鹤"号上起飞。然而"尼奥肖"号和"西姆斯"号都不知不觉地把显然是针对美国航空母舰编队的袭击吸引了过来。
根据盟军的观点，从太平洋舰队司令部的作战地图上看，一种梦寐以求的态势显然正在形成。麦克阿瑟的司令部通报，它的一架飞机观察到日军舰艇部队，正在从北面逼近佐马得航道。这些部队，包括"祥风"号轻型航空母舰在内的掩护部队和攻击部队。从拉包尔起飞的日机报告，美国航空母舰正从南面开来，逐步进入攻击范围。担负支援进攻部队袭击弗莱彻航空母舰编队任务的"翔鹤"号和"瑞鹤"号远在东方，正在对"尼奥肖"号和"西姆斯"号进行狂轰滥炸。因此，弗莱彻得以不受牵制去袭击敌人的进攻部队。
太平洋舰队司令部已经好几个小时没有收到任何情报了。下午，尼米兹将军在给金将军的一份电报中表现出紧张不安的情绪。电报上说："据卢伊西亚德地区敌军部队的情报分析，相信弗莱彻和菲奇将于今日对最理想的目标进行攻击，但尚未收到他们的报告。"
事实上，那天早晨弗莱彻已经发现了北部的敌舰，并对其发起了攻击。临近中午，他得知他的飞机已经击沉了一艘日军航空母舰，因为他的一个中队长罗伯特·狄克逊少校从现场给他发了一份电报说："击沉了一艘航空母舰！狄克逊报告，击沉了一艘航空母舰！"
盟军的所有监听台都没有收听到狄克逊在报话机里的声音。太平洋舰队总司令只得等第17特混舰队的飞机返回航空母舰，由弗莱彻根据飞行员的汇报作出有正确判断的报告。这种作法是正确的、谨慎的，但对尼米兹和他的参谋部来说，却意味着是一个漫长而又熬人的期待。
弗莱彻报告，"祥风"号被击沉，敌人的一艘轻巡洋舰正在下沉。但是，关于打沉巡洋舰的报告是不确实的，这是飞行员出现差错的又一个例子。消灭敌人的轻型航空母舰的确是个好消息，但却没有解除太平洋舰队部司令的紧张心情。日军的大型航空母舰"翔鹤"号和"瑞鹤"号还在珊瑚海的海面上游弋。日军进攻部队指挥官完全有可能攻击第17特混舰队，来挽回上午因疏忽铸成的错误。
与此同时，盟军监听台收听到日机的报告说，他们击沉了美国的一艘战列舰和一艘巡洋舰，另一艘巡洋舰受到鱼雷攻击。因为美国在珊瑚海上没有战列舰，而弗莱彻在报告时说舰队完好无损，所以，太平洋舰队总司令收到这些日军电报时感到纳闷。几天之后才真相大白。7日早上，弗莱彻把克雷斯将军的支援部队调往前面，以便在美国航空母舰被击沉或击伤的时候，即可前去封锁佐马得航道。5月7日，克雷斯的支援部队，包括3艘巡洋舰和3艘驱逐舰，受到来自空中的4次轰击，其中一次是美国B-17型轰炸机误把它们当做敌舰而错打了。这就是日军飞行员在报告中所说的那些被击中的舰只，他们把巡洋舰误认为战列舰，把驱逐舰错当做巡洋舰。事实上，克雷斯的舰只靠熟练的驾驶技术和防空火炮，终于逃到了澳大利亚，只在途中遭到扫射，略受损伤。
7日那天，最后监听到的电报表明，日军搜索机又发现了第17特混舰队的位置，但没有提到双方航空母舰受到袭击的情况。夜里，美国无线电情报机构全力以赴，帮助弗莱彻查明敌人的位置。日本拍发了大量电报，但他们的航空母舰显然是位于一个多风暴的地区并受到高静电干扰，以致难以建立性能可靠的电台测向装置。所以为了查出它们的位置，弗莱彻拂晓又派出飞机进行了一次侦察。
第17特混舰队已被日军陆上基地的飞机，也可能已被从航空母舰起飞的飞机发现了。两支敌对的航空母舰编队看来第二天非打不可了。但是，5月8日天亮后几个小时，珍珠港却没有收到珊瑚海的任何消息。上午10点多，太平洋舰队总司令终于收到弗莱彻给麦克阿瑟将军的一份电报，报告了第17特混舰队和敌军进攻部队的位置。太平洋舰队参谋部从这份电报中提出以下推断：（1）第17特混舰队搜索机已经发现敌舰，并作了报告；（2）敌军搜索机已经发现第17特混舰队，弗莱彻也知道他们已被发现了，否则就可能不发电报；（3）因为两军相隔仅有175海里，互相之间必然要发动空中袭击，历史上首次航空母舰之战一触即发；（4）弗莱彻在电报中建议麦克阿瑟派陆上基地的飞机参加对日军进攻部队的作战。最后一点是微乎其微的希望，陆军轰炸机当时正在袭击向拉包尔方向撤退的日军莫尔兹比港的进攻部队，但未见成效。
太平洋舰队参谋部的工作人员又紧张地等候了两个多小时。临近中午，他们收到弗莱彻的初步报告"敌人的第一次攻击已告结束，我方无大损失"。到目前为止，一切顺利。敌人情况如何？半小时以后，尼米兹收到一份截抄弗莱彻给麦克阿瑟的电报："第17特混舰队有两颗1000磅的炸弹和两枚鱼雷，击中了敌人的一艘航空母舰。建议你派轰炸机参战。"
西南太平洋战区司令问"被击坏的敌舰位于何处？"弗莱彻回答了经纬度，但仍没有得到陆军航空兵的支援。陆军轰炸机正忙于轰击全线撤退的日军进攻部队。这里附带说明，高空轰炸很难投中活动目标。
下午，太平洋舰队总司令收到一系列电报。第17特混舰队司令报告，"约克城"号被一颗炸弹击中，穿透了几层甲板；"列克星敦"号被两枚鱼雷和几颗炸弹击中，遭到小的损坏。在另一份电报中，他报告说，"至少有4次，也许更多次击中了敌航空母舰，至少有3颗1000磅炸弹命中了目标，敌舰燃烧得很厉害。"不久以后，他又报告，""约克城"号现在航速能达到30节，建议今晚尽可能把"列克星敦"号上的飞机调拨到"约克城"号上，并让"列克星敦"号撤至珍珠港。"
太平洋舰队参谋部军官脸上露出宽慰的微笑。他们原先估计，来自珊瑚海的消息可能比这还好，也可能比这更糟得多。被打坏的日军航空母舰，证实了是"翔鹤"号，据美国飞行员报告，它"正在迅速下沉"。尼米兹给弗莱彻发了一份电报并抄报金，电报上说："祝贺你们近两天来取得的辉煌胜利。你们保持了海军的优良传统，发扬敢打敢拼的战斗精神，受到整个太平洋舰队的称赞。这是我们的骄傲，祝你和你的部下一切顺利。"晚间，太平洋舰队总司令在作战日志上以谨慎而高兴的心情写道：今天是我们舰队在珊瑚海战斗中一个值得纪念的日子。在过去36小时内，双方航空母舰会战的结果，我们击沉了敌人的"祥风"号，重创"翔鹤"号。我方"列克星敦"号受重伤，"约克城"号受轻伤。……天亮前，"约克城"号和"列克星敦"号均已向南后撤。傍晚，在截收到弗莱彻给麦克阿瑟的另一份电报时，珍珠港的欢快情绪受到抑制。电文说：""列克星敦"号处境不妙，要求空中全力掩护。"然后报告了第17特混舰队的位置、航线和航速仅20节。"可能还得慢"等情况。这是一个令人吃惊的消息。太平洋舰队参谋部刚刚作出结论："列克星敦"号安然无恙，正在平稳地行驶，能够恢复飞行战斗。现在说它"处境不妙"，意味着原先的工作疏忽，出现了差错，或者是舰员损伤严重无法控制。夜晚（珊瑚海还是下午），尼米兹将军和他的参谋部惊悉，航空母舰已被放弃并且沉没了。他们后来才知道，从破裂的油管流出来的汽油在舰内剧烈爆炸，造成大火，引起一连串的强爆。弗莱彻在放弃军舰后，命令一艘驱逐舰用鱼雷把它炸沉。
在太平洋舰队司令部，下午的乐观情绪消失了，代之以忧愁。受到震动但能控制自己的尼米兹将军喃喃地说，""列克星敦"号是不该丢的！"他很快发现周围的人一个个垂头丧气的样子，于是接着说："记住这一点，我们丝毫也不了解敌人受损失的情况，肯定敌人也受到了重创。敌人的情况也并非称心如意。"
事实说明，日军并不像电报上说的被人们估计的那样受到重创。夏威夷情报站5月9日早上综述日军电报称"翔鹤"号根本没有被击沉，也并没有被鱼雷击中，而只是中了3枚炸弹，轻微受损，它把舰上飞机转移到"瑞鹤"号上，仍在靠自身的动力继续航行。日军也夸大战果，声称他们击沉了美国航空母舰"约克城"号和"列克星敦"号。
事实表明，日军已经取得一次战术性的胜利。他们以损失1．2万吨"祥风"号，和在图拉吉岛外围被击沉几艘小舰的较小代价，换取了击沉"尼奥肖"号、"西姆斯"号和3．3万吨的"列克星敦"号的胜利。但是对美国来说，珊瑚海之战肯定是一次战略性的胜利。日军预谋攻占莫尔斯比港的主要目的被挫败了，在第二次世界大战期间日军的攻势第一次遭到了挫折。
尼米兹将军考虑让弗莱彻留在珊瑚海而不要后撤，因为哈尔西正在迅速赶往珊瑚海，可以把"约克城"号及其护卫舰编入他拥有两艘航空母舰的第16特混舰队去寻找战机。但是，他反复考虑后决定不这么干，因为"约克城"号曾遭受到破坏。面临敌军即将在中太平洋发动全面攻击的情况，他不能用一艘航空母舰去冒险。在即将开始的战斗中，日军也许能投入阵容完整的作战部队，因为据日军电台报告，"翔鹤"号正以16节的航速行驶，预计5月17日将返回日本。尼米兹命令他的潜艇对受伤的日本航空母舰进行一次袭击。他还给普吉特海峡海军船厂发报，敦促他们加速修复"萨拉托加"号，"以应部队急需"。
5月10日，日军作了一个保存面子的姿态，从特鲁克群岛派出一支部队占领了大洋岛和瑙鲁岛这两个岛屿。太平洋舰队总司令了解到这一情况后，命令哈尔西赶到东所罗门群岛500海里内的海域，目的在于使从图拉吉岛派出的日军搜索飞机务必要发现"大黄蜂"号和"企业"号而向上报。果不出尼米兹所料，日军发现两只美国航空母舰驶抵达南太平洋，就急忙撤走了抢占大洋岛和瑙鲁岛的部队。尼米兹为了使日军认为太平洋舰队的全部航空母舰都已到了南太平洋，让哈尔西把他的特混舰队向敌人摆开阵势。基于这一假设，敌军可能会在这一地区保留一些部队，而放松即将在太平洋的进攻。
尼米兹将军消除了早先的疑虑，认为弗莱彻"巧妙地运用了提供给他的情报，在5月4日至8日珊瑚海的遭遇战中，为盟军赢得了一次决定性的胜利。"他向金将军建议晋升弗莱彻为海军中将，并授予军功章。
金对弗莱彻的表现和战功的印象不如尼米兹那样好，他复电说，"我已经表示过我的看法，在同敌人夜战中应当把驱逐舰用上。"尼米兹指出，弗莱彻仅有的几艘驱逐舰担负掩护任务，由于缺乏雷达，在黑夜里难于发现敌军的航空母舰。再说，夜间加油困难，不容许开足马力参加夜战。此外，如果驱逐舰进行远距离夜间巡逻，它们将不能在拂晓同其他舰艇会合。金不管怎样既不同意提升弗莱彻，也不同意给他授勋，认为至少对这次战役还需进一步作全面的研究。
尼米兹为了迷惑敌人，用最笼统的措辞发布珊瑚海战斗的消息。直到中途岛海战之后才公布了少许细节和"列克星敦"号的损失。然而，盟方人员开始觉察到这次战斗使日军的攻势遭到了挫折，已经极大地改善了他们在太平洋的军事地位。珊瑚海的战斗在很大程度上抵消了科雷吉多尔岛陷落的不幸消息。