Thach (à gauche), commandant la VF-3, a organisé la protection de la vague d'assaut du Yorktown.
Dès que le Chilcuma indique aux Zéro d'où arrivent les nouveaux assaillants, les chasseurs japonais se ruent en priorité sur la section de Thach avec deux énormes avantages : la supériorité numérique et la supériorité d'altitude. La première réaction de Thach est de piquer pour augmenter sa vitesse et se rapprocher des avions torpilleurs Dès le début de la manoeuvre, un Zéro se glisse sous le ventre du F4F qui ferme la marche et l'envoie en flammes percuter la mer.
Thach descend jusqu'à 900 mètres où il se rend compte qu'ils vont tous y passer s'il n'organise pas la défense. Une quinzaine de Zéro se tient au-dessus des F4F. Ceux-ci évoluent en file indienne, avec Thach devant. Toutes les 15 à 20 secondes, un Japonais plonge pleins gaz et ouvre le feu pour tenter de disloquer le dispositif. Thach sait que la seule chance de s'en sortir est de maintenir la formation et de contrer les attaques. Dès qu'un Zéro pique. il vire dans le sens de l'attaque, obligeant le pilote japonais à une visée difficile avec correction maximale. Aussi efficace cette tactique est-elle sur le plan défensif, elle n'offre aucune possibilité de rendre les coups. Thach décide alors de virer dans le sens opposé à l'attaque, puis d effectuer un rapide 180 afin de pouvoir tirer une courte rafale sur le Zéro lorsque celui-ci repart en chandelle. Au cours de l'une de ces manoeuvres, le pilote japonais commet l'erreur de laisser chuter les tours en redressant, s'offrant comme cible à bout portant; le Mitsubishi décroche brutalement et bascule vers la mer.

Les Américains parviennent, dans une certaine mesure, à redresser la situation en leur faveur. Thach réussit à abattre deux Zéro et son ailier un troisième, rendant les autres plus prudents. Toutefois, en obligeant les chasseurs américains à lutter pour leur survie, les Japonais les ont empêchés de mener à bien leur mission qui est de protéger les torpilleurs.
Pour escorter les torpilleurs, il ne reste que les deux F4F de la première section. Cheek aperçoit deux Zéro menacer les torpilleurs par leur droite. L'un d'eux lui coupe brutalement la route. Il le suit, mais au moment où il se place en position de tir, les mitrailleurs arrière des avions torpilleurs font mouche avant lui et incendient l'avion japonais. Au moment où il redresse, Cheek aperçoit un Zéro sur ses arrières. Cependant, son ailier qui n'a pas quitté son leader d'une semelle parvient à le mettre en fuite.
A peine remis de ses émotions, Cheek se rend compte que les avions torpilleurs ont traversé la couche nuageuse pour commencer leur attaque. Leur formation est presque intacte, à l'exception du dernier appareil qui est en train de tomber en flammes, abandonnant derrière lui un parachute déployé. Cheek plonge à travers les nuages, suivi comme son ombre par Sheedy. Toutefois, ce dernier est surpris par un chasseur japonais qui le blesse à l'épaule et la cheville droites et détruit la quasi totalité de son tableau de bord. Profitant de la proximité des nuages, Sheedy sème son poursuivant.
Quand il émerge des nuages, Cheek se retrouve littéralement cerné par les Japonais. Il met de nombreux coups au but sur l'un d'eux au cours d'une passe frontale, bascule sur sa gauche, endommage un second par plein travers et plonge à l'abri des nuages. Continuant à manœuvrer dans les nuages pour tromper d'éventuels poursuivants, il émerge à la base pour se retrouver tout seul au beau milieu de l'escadre japonaise. Pensant qu'il est temps de songer à rentrer à la maison, Cheek rase les flots tout en zigzaguant pour leurrer les servants de DCA et met le cap sur le Yorktown.
Sheedy sort des nuages avec quatre Zéro fermement
accrochés à ses basques. Blessé, avec un appareil en piteux état, il ne peut pas imaginer d'autre scénario que la fuite. Il pique pour augmenter sa vitesse et, au ras de l'eau, il se retrouve nez à nez avec un chasseur japonais. Les deux appareils ouvrent le feu et dégagent au dernier instant. Cependant. le Japonais accroche la surface de l'eau avec l'extrémité de son aile et part en soleil. En se retournant pour voir le Zéro  se désintégrer au contact de la mer, Sheedy se rend compte avec soulagement que les autres ont abandonné la poursuite. Il ne lui reste plus qu'à prier que son avion tienne le coup jusqu'au Yorktown.

Les conditions dans lesquelle ce combat s'est déroulé rendent Thach si amer qu'il ne parvient pas à cacher sa colère dans la rubrique « remarques » de son compte rendu de mission (les mots en gras sont soulignés dans le document original) : « Six avions F4F-4 ne peuvent empêcher 20 ou 30 chasseurs japonais d'abattre nos lents avions-torpilleurs. Il est d'ailleurs surprenant que certains en soient revenus vivants. La quelconque réussite de nos pilotes de chasse contre le chasseur japonais Zéro ne peut en aucun cas être imputée aux performances des avions que nous pilotons mais sont le résultat de la piètre précision de tir des Japonais, des erreurs stupides faites par quelques-uns de leurs pilotes et de la précision de tir supérieure et du travail d'équipe de nos pilotes. La seule façon d'encadrer un chasseur Zéro dans le collimateur est de l'amener à redresser devant un F4F ou de l'abattre alors qu'il est occupé à tirer sur l'un de nos avions. Le F4F est pitoyablement inférieur en chandelle, maniabilité et vitesse. Le soussigné a piloté un F4F sans blindage ni réservoirs auto-obturants. La dépose de ces protections essentielles n'améliore pas les performances du F4F de manière suffisante pour combler l'écart avec les performances du chasseur Zéro. Non seulement cette sérieuse déficience empêche nos pilotes d'accomplir pleinement leur mission, mais elle a également un effet certain et inquiétant sur le moral de la plupart de nos pilotes de chasse embarqués. Si nous voulons maintenir nos porte-avions en état, nous devons à tout prix nous procurer un avion de chasse supérieur au Zéro japonais, tout au moins en ce qui concerne la vitesse ascensionnelle et en palier; sinon en maniabilité. »
Il faut assurément être une personnalité respectée par sa hiérarchie pour s'autoriser de tels commentaires dans un rapport officiel,