美军低估了日军的实力，日军则高估了美军的实力。因为美军打得很勇猛，摆出一副跟日军拼命的架势，结果让南云忠一和小泽治三郎怀疑 “美军只有5艘战列舰和5艘航母，却敢与拥有6艘战列舰和10艘航母的我军展开硬拼，肯定是因为他们暗中藏着什么杀手锏”，美国海军此时共有8艘航母，5艘在太平洋，还有3艘在大西洋，分别是兰利号、突击者号、黄蜂号，南云和小泽怀疑“美军大西洋舰队的那3艘航母可能在夏威夷战役发生前正好奉命被调到太平洋，此时它们已经通过巴拿马运河，就在赶来夏威夷参战的路上”“这个可能性看似只是巧合，但不能掉以轻心”“如果我军被眼前这支美军舰队给缠住手脚，搞不好美军那3艘原属于大西洋舰队的航母会在我军背后展开奇袭，那我军就要损失惨重了”“绝不能落入美军的这个圈套里”，说起来，日军对夏威夷的攻击手段毕竟是“偷袭”，既然是“偷袭”，日军就有一种“做贼心虚”的心理，再加上日军害怕损失太大，没有跟美军死战到底的底气，所以疑神疑鬼，以至于风声鹤唳、草木皆兵。此战后，南云和小泽得知他们的判断完全就是杞人忧天、庸人自扰时，都懊恼悔恨不已，因为他们错失了一个能取得完美胜利的大好机会。
因为这些阴差阳错的原因，导致美军和日军都陷入“计划赶不上变化”的处境中。
3月30日清晨五时，天亮了，双方的航母都有了用武之地，这场海战也变得更激烈了。随着哈尔西的一声令下，美军5艘航母一起出动舰载机，5艘航母共计约450架舰载机（列克星敦级每艘可携带80多架舰载机，约克城级每艘可携带90多架舰载机）。美军此时已经知道日军共有两支主力舰队，一支是正跟美军战列舰队进行纠缠的并且拥有2艘航母的日军战列舰队，一支是活动在夏威夷附近的日军航母舰队（美军不知道日军航母舰队有8艘航母，以为是4艘）。哈尔西下令美军舰载机群兵分两路，约四分之三飞机前去攻击日军航母舰队，约四分之一飞机前去攻击日军战列舰队，哈尔西的意图是：摧毁日军航母后，日军在夏威夷一带就没有制空权了，拥有制空权的美军就必胜了，日军剩下军舰都会是美军舰载机的鱼肉。
哈尔西明显有点贪心了，他一方面是因为理智被愤怒和仇恨给干扰了，一方面也想要一举摧毁偷袭夏威夷的日军舰队，奠定美军反攻和夺回夏威夷的胜利基础。事实证明，如果哈尔西降低战果要求，只想着干掉日军战列舰队，不去跟日军航母舰队硬碰硬，那么，日军战列舰队十有八九会全军覆没，美军将会获得一场大胜，但正因为他错误地把日军航母舰队当成第一目标，并且他不知道日军航母舰队是有8艘航母而不是4艘，所以与大捷失之交臂。
当美军舰载机群杀气腾腾地飞到夏威夷附近并且成功找到日军航母舰队时，飞行员们惊讶地发现，数量比他们更多的日军舰载机正等着他们。南云和小泽一方面担心美军太平洋舰队的5艘航母，一方面又担心可能会突然间冒出来的美军大西洋舰队的那3艘航母，所以把舰载机都用于保护舰队，导致日军舰载机没能打击美军舰队，但也确保了日军舰队的安全。
一场星落云散的空战后，因为日军舰载机早有防备，美军舰载机铩羽而归，没能击沉日军一艘航母或大型军舰。在美军舰载机撤退返航时，几架日军舰载侦察机尾随其后，跟踪美军舰载机从而找到美军航母的位置。与此同时，美日舰载机在日军战列舰队上空也发生了交战，但因为同样的原因，美机还是无功而返。
接到飞行员的报告后，哈尔西大吃一惊，因为他知道日军居然有10艘航母而不是6艘，这让他心有余悸，但又极度不甘心，因为他的作战计划全盘失败了。这时，斯普鲁恩斯提醒哈尔西：“根据飞行员的报告，日军战列舰队里似乎少了二三艘主力舰，可我们在夜间只是击沉了日军一艘重型巡洋舰，可以判断，日军应该有一二艘主力舰受伤后逃离了，并且它们只能逃往夏威夷。”他在海图上画了一道直线，直线的起点是日军战列舰队所在位置，终点是夏威夷，“日军受伤军舰需要及时的救治，时间刻不容缓，所以不会在海上兜圈子，只会走直线，我们再次派出舰载机，顺着这条直线进行搜索，肯定会发现日军受伤军舰的。”
哈尔西从善如流：“你分析得很对，我们必须要干掉他们几艘主力舰！”
美军随即再度出动舰载机，发动第二波攻击。为了保存实力用于舰队自身防御，美军只出动了64架舰载机用于这场补刀式攻击，一半是F4U海盗战斗机，一半是SBD无畏式俯冲轰炸机和TBD蹂躏者鱼雷攻击机。
事实正如斯普鲁恩斯判断的这样，美军机群在那条直线的半路上发现了正一瘸一拐地向夏威夷撤退的日军陆奥号战列舰和加贺号航空母舰。
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