美国第五舰队指挥官雷蒙德在发现大和号攻击时，负责攻击冲绳·阿姆斯·斯普鲁恩斯将军最初打算进行战舰决战，但由于日本舰队后来的行踪不明，最终决定由Mitscher中将的第58机动部队进行航空攻击。
10点左右，冲绳以东的8艘空母出动了约400架攻击队。攻击队由F6F战斗机、F4U战斗机、SB2C俯冲轰炸机，TBF鱼雷机组成。其他支援舰准备阻止日本舰队在航空攻击失败时前进。美国攻击队花了大约两个小时从冲绳飞往日本舰队，包围和组织空袭射程。
12时30分，第一波攻击队开始攻击。日本舰队开始以25节的速度回避和对空作战。大和大约有150座对空火器。美雷击机集中攻击大和左舷。12时46分，矢状轮机部分被鱼雷击中，无法航行。然后矢量被至少6枚鱼雷和12发炸弹击中。急救矢的集风也受到了攻击，重创后无法航行。矢状于14时5分沉没。在第一波攻击中，大和被2发炸弹和1枚鱼雷击中，导致速度下降，舰尾发生火灾。凉月被重创而脱队，滨风沉没。相信大和等空袭前，轮机故障的朝霜已经被击沉。
第二波第三波攻击
从13:20到14:15，第二波和第三波攻击队来袭。攻击集中在大和号，大和至少被8枚鱼雷和15发炸弹击中。炸弹造成的损坏导致空射能力下降。鱼雷集中在左舷。13时33分，向右舷的轮机室和锅炉室注水保持平衡。许多船员在不知情的情况下被水浸死。右舷轮机的损失和大量浸水使速度降至10节。大和低速前进已成为鱼雷攻击机的优秀目标，攻击集中在舵和船尾。
14时2分，知道大和即将沉没的伊藤中将下令暂停作战，船员离开船只。14时5分，大和开始倾覆。伊藤中将和船长有贺幸作大佐拒绝离开船。14时20分，大和开始沉没。14时23分，大和弹药库爆炸。鹿儿岛也可以在200公里外目击爆云。(北纬30度22分，东经128度04分表达错误: 未预料的 / 操作符；表达错误： 未预料的 / 运算符)
归还
16时39分，第一游击部队指挥官下达救援乘员的命令，回到佐世保。在这场海战中，日本侧大和、轻巡矢、驱逐舰滨风被击沉，霞与集风无法航行，自沉。朝霜沉没在分离行动中(全员战死)。在损失舰首后，凉月返回佐世保。冬月、雪风、初霜救助了280名大河生存者和555名矢状生存者，800多名吉风、滨风、霞生存者带着生存者返回佐世保。约3700人死亡。
10架美国飞机被空炮击落，共有12名死者。有证据表明，美国战斗机用机枪攻击日本海洋生存者。但另一方面，也有证据表明，美国飞机在驱逐舰救助生存者期间没有攻击。
海战期间，日军在冲绳向美国舰队发动攻击。4月7日，约有115架飞机攻击美国舰艇，其中大部分是特殊攻击机。日军在攻击中损失了大约100架飞机。