5月6日，在密云的掩护下，弗莱彻同格雷斯海军上将的重型巡洋舰和列克星敦号会合，一同加了油。珍珠港的最新情报表明，用两艘航空母舰提供空中掩护的入侵莫尔斯比港的部队，将于第二天穿过卢伊西亚德群岛。弗莱彻于是向西直驶珊瑚海。弗莱彻并不知道他在那天下午已被一架到处搜索的日本水上飞机发现了。得知两艘美军航空母舰正前往截击入侵莫尔斯比港的日本船队的消息后，在拉包尔井上海军中将的司令部里几乎引起了恐慌。司令部紧急命令运输船停止前进。高木少将率领的以翔鹤号和瑞鹤号为主力的机动部队收到警报时正在瓜达卡纳尔以南加油，等到他准备好将距离缩小到可以发动空袭的时候，舰队碰到了厚厚的云雾。于是，他决定继续加油，待黎明再去追逐。
5月7日4时许，由于已基本得知美舰队的方位，日机动编队派出12架舰载机分为6组，在180度至270度方位之间，250海里距离内搜索敌人。5时45分，向南搜索的日机报告：“发现敌航空母舰、巡洋舰各1艘”。6时至6时15分，先后从瑞鹤号起飞零式战斗机9架、轰炸机17架、鱼雷机11架，从翔鹤号起飞零式战斗机9架、轰炸机19架、鱼雷机13架。共78架日机，向所发现的目标飞去。但到达目标上空才发现并不是美军的航母编队，而是6日下午与弗莱彻本队分手的尼奥肖号油船和西姆斯号驱逐舰，两舰各放大一圈，肯定象一艘航母和一艘巡洋舰。日突击机群飞临该队上空，发现不是航空母舰，则于附近海面反复搜索两个小时，仍未找到其他目标。其中的鱼雷机未进行攻击，9时15分开始返航，而36架俯冲轰炸机则于9时26分至40分间才很不情愿地对最初发现的目标进行了攻击。牛刀杀鸡就是这种感觉，西姆斯号被击中3颗250公斤的炸弹，其中有2颗在机舱爆炸，不到60秒钟就沉没了。尼奥肖号被击中7颗炸弹，载着大火在海上飘了几天后沉没。这时弗莱彻的美航母主力与油船分手后正在向西行驶，以期拦截日军的登陆舰队，但美舰队同样犯了同样的错误：没有发现机队部队。黎明之后两个小时，列克星敦号上的一架巡逻机发回报告“发现了两艘航母和四艘重巡洋舰”。弗莱彻以为这是日军的航母部队，则决定以其全力实施攻击。 由列克星敦号派出俯冲轰炸机28架、鱼雷机12架、战斗机10架， 由约克城号派出俯冲轰炸机25架、鱼雷机10架、战斗机8架，共计93架舰载机先后飞向目标。飞到目标后，才发现是两艘轻巡洋舰和两艘炮艇，这是日军登陆的掩护部队，由于密码错误，被夸大成一支突击部队。但美军终于发现了被夸大了的舰队中值得攻击的目标：祥凤号航母。93架美国战斗机和轰炸机经过半个小时的轮番进攻，祥凤号已中了13颗炸弹和7条鱼雷。井泽下令弃舰。几分钟后，祥凤号沉没，海面上只有一团黑烟和一片油污在珊瑚海扩散开来， 标志着日本帝国海军在这里丧失了第一艘大型舰只。5月7日上午，美日双方攻击舰队刚好处于相互攻击范围的边缘，但双方由于技术原因而没有发现对方，相互错过了先发治人的时机。美军犯的错误更为危险，因为其出击的舰载机偏离了其主要威胁达90度以上，但美军取得的战果也更大——敲掉了一艘航母;联合舰队犯的错误很可惜，因为他们至少知道他们的主要目标大致位置。待第五航空战队想纠正错误的时候，就面临一个时间的问题：下午14时起飞，18时(日落后2小时)才能返航，这在1942年并不是一个容易作的决定，但第五航空战队原忠一中将还是派12架轰炸机和15架鱼雷机14时15分离舰，向预想的目标飞去，黄昏时分，这些飞机实际上是从美舰队上空飞过的，但由于天气原因并没有发现目标，等到返航时才发现美舰队，但这些战机已抛掉了炸弹，并遭到美野猫战斗机的拦截。在暮色中，几架迷失方向的日本飞行员错误地试图在约克城号上降落。但由于识别信号不对，被高炮手发现并将其中的一架击落入海，另外几架慌忙逃入黑夜中。这使弗莱切也意识到，日海军航母就在附近，而决定这场海战结果的航空母舰之间的决斗必定在第二天进行。
