雖然A艦隊離塔拉瓦灘頭開火的日軍炮擊編隊更近，但因起飛時的折騰與混亂，艦載機起飛與重新整隊速度比日軍慢很多，當美軍第一波攻擊機群抵達目標上空後沒多久，日軍的進攻機群也將趕到。
A艦隊在放飛飛機後就以最快速度逃跑，想拚命拉長日軍進攻距離，但也就是跑出去幾十公里，對速度高達400公里以上的飛機而言，頂多就拖延幾分鐘而已。
美軍攻擊波由東向西飛，日軍攻擊波向東北方向撲去，雖然雙方機群在中途未碰面，但美軍飛行隊伍依然飛得稀稀拉拉，迫使指揮官不得不在接近目標前夕的戰場上空臨時整隊。
A艦隊指揮官是湯姆遜少將，性格狠辣的他一口氣將178架飛機放出了146架，只留下32架保護艦隊，他很清楚知道這只是象徵性的心理安慰：一旦航母被敵軍攻擊，這些防空戰鬥機根本就不夠用，但他又不能留下太多，日軍炮擊艦隊上空也會有防空戰鬥機，數量太少攻擊機群會打不進去。
但他忽略了一點，由146架飛機組成的大型編隊困難很大，要持續保持隊形超過了他手下這批菜鳥的能力，即便耗費4分鐘用於臨時整隊，實際第一批撲上去進攻的飛機也只有100出頭，另外飛機零零落落趕來——如果尼米茨真搞600公里長途奔襲，不知道這群菜鳥最終會飛到哪裡去。
「長官，A艦隊全體出擊，即將抵達目標上空。」
哈爾西沒有絲毫高興之色，反而煩躁地表示：「敵人應該也出擊了，偵察機還未發現敵航母編隊么？」
「暫時沒有。」
「加大偵查力度！」
8時29分，在外圍警戒的鈴谷號（最上級）重巡洋艦利用雷達探測結果發出警報：「敵機來襲，航向265度，速度240節，機群規模預計100架。」
從更遠位置出發的日軍第一波攻擊機群距離A艦隊還有10分鐘路程，領隊的淵田美津雄還在搜索A艦隊。
「這應該是那批輕空母的攻擊群，長官，需要擺出輪形防禦陣么？」
「不必，炮擊艦隊繼續炮擊，重型軍艦向深海迂迴，保持機動，等敵機空襲結束後，登陸立即開始。」堀悌吉發布了命令，「相信防空戰鬥機不會讓我們失望。」
「這麼早？不是計畫明天才登陸么？」
「敵情有變，我本來還認為尼米茨敢於出動戰列艦和我們較量一番，現在他只敢用輕空母，說明敵艦隊主力不敢來，他們至少還有一支航母編隊，即便我不知其確切位置，也不知道他會不會加入戰役，但必須用登陸逼迫他出來……」堀悌吉微笑道，「他不來也行，不來我們就要塔拉瓦。」
最初吉芬少將在考慮作戰計畫時提出過類似堀悌吉的想法：即以太平洋艦隊中的戰列艦和重巡洋艦組成炮戰編隊先行發動進攻，A艦隊為該編隊撐起防空保護傘，但塔拉瓦守軍報告敵軍規模後，尼米茨否決了該提議。
塔拉瓦附近的日本艦隊一共擁有5艘戰列艦，分別是武藏、長門和3艘金剛級，另有6-8艘重巡洋艦；而美軍一共只有3艘戰列艦，2艘南達科他級，1艘是新墨西哥級，在尼米茨眼中，南達科他與長門級持平，新墨西哥級與金剛級持平，但本方主力艦數量過少且日軍還有一艘超級戰列艦沒人受得了，他頗有些埋怨國內沒早將衣阿華號和西弗吉尼亞號調過來，如果這兩艘戰列艦也和蘭利號航母編隊一起抵達，自己手裡也有5艘戰列艦可用，戰列線對決未必輸，更有從容迴旋的餘地。
可惜沒那麼多假如，兩艘戰列艦和一堆驅逐艦組成的編隊才剛剛抵達巴西海域，他們即將去里約內熱盧進港休整和補充，然後沿著南美洲海岸線繞過合恩角去太平洋，不過該設想很快就要破滅——執行「和平珍珠」項目的軸心艦隊主力馬上就要去攻打馬島，這條路註定走不通。
不過現在除了上帝沒人知道這一點：尼米茨不知道，金上將不知道，指揮德國艦隊的馬沙爾同樣毫不知情。
8點34分，塔拉瓦上空擔任防禦任務的50餘架戰鬥機分出36架前去截擊。2分鐘後，吉芬向哈爾西和尼米茨報告敵情：「我軍抵達目標上空，擬向敵炮擊艦隊發起進攻……」
「希望他們能幹掉那艘超級戰列艦。」哈爾西的態度比尼米茨樂觀一點，他認為100多架飛機至少能幹掉日軍1-2艘戰列艦，如果達成這個效果，日美戰列艦差距就大大縮小，說不定本方到最後還有一點優勢。
3分鐘後，吉芬臉色變得很差：「湯姆遜少將報告：日軍攻擊群抵達本艦隊上空，即將攻擊……」
消息一傳出，艦橋里的緊張氣氛立即升高，眾人的心都提到了嗓子眼，尼米茨勉強擠出一絲僵硬的笑容：「願上帝保佑美利堅。」眾人都低下頭去默默祈禱。
臨時祈禱的效果明顯不好：兩處戰事幾乎同時展開，而且呈一邊倒的態勢——全是日軍佔了上風。
在塔拉瓦上空，36架日軍戰鬥機在赤松貞明帶領下集體拋掉副油箱，以迎頭截擊的強硬姿態閃亮登場，第一個照面就幹掉了11架SB2C、8架TBF和6架F4F，自己只掉了2架，打出了令人瞠目結舌的25:2，興奮不已的赤松貞明在電台里大喊：「打敵人轟炸機，那個最笨！」
SB2C是美軍為改進SBD俯衝轟炸機推出的新機型，速度雖然比不上彗星改變態，但比SBD要快將近50公里/小時，在載重1000磅炸彈時，速度大約能快70公里/小時，但速度提上來的同時，操縱方面缺點卻更加放大，變得非常笨拙，機動很困難——對老手來說，這是件麻煩事，對新手來說反而不容易出錯，反正怎麼搞飛機也不會亂飛。
看上去很美的SB2C一個照面後就讓人看出了笨拙——他們只能直挺挺地往前飛，飛行員費盡心機也別指望他能做出一些敏捷避讓的動作，於是日軍飛機紛紛對準SB2C們開火，一位日軍水兵在日記中寫道：「這些笨拙的傢伙排著直挺挺送死的隊伍往前飛，然後看到我軍戰鬥機上下翻飛，敵機一架接一架地往下掉……」
F4F們試圖為同伴提供掩護，但他們自身也難保，本來F4F就不是零戰改的對手，面對全是精銳、在索科特拉島上用王牌淬鍊出來的日軍戰鬥機飛行員，差不多就是全程陪練。
只有TBF編隊帶隊軍官比較聰明，眼看日軍兇狠，本方俯衝轟炸機和戰鬥機部隊又與敵人廝殺在一起，便偷偷摸摸降低高度準備突擊進去投擲魚雷，但他們高興得太早，前面還有18架日軍戰鬥機在等著他們。
在你死我活的爭鬥中，只有4架美軍飛機成功地釋放了魚雷，不過運氣非常不錯，有一枚居然一頭扎到榛名號戰列艦艦舯部，一陣衝天巨響之後，這艘金剛級戰列艦被炸開一個大洞，湧入大量海水。
「長官，榛名號中雷了。」草鹿任一最開始認為美軍不足為慮，但看到榛名號中雷還是十分緊張，在前期澳新戰役中，榛名號已吃到2顆炸彈，傷痕纍纍，這次又中魚雷，簡直是要命。
堀悌吉嘆了口氣：「成事在天，榛名號運氣實在欠佳，這麼幾架漏網之魚都能趕上……」
等損管水兵堵住缺口時，榛名號傾斜9度，進水2000多噸，緊急注水之後才恢複到傾斜5度左右，速度降低到只有19節，艦長不敢一口氣注水太多，生怕這艘老艦沉下去就浮不上來了。
這是美軍第一攻擊波僅有的2個戰果之一，另一個戰果是一架漏網的SB2C在試圖攻擊長門號時炸彈偏離，擊中旁邊一艘LST登陸艇（日軍的戰利品），日軍陸戰隊損失了上面2輛坦克，但這架飛機隨後也被長門號的高射火力擊落。
美軍的進攻差到真心沒法看，A艦隊的防禦同樣也叫苦不迭。
淵田美津雄抵達戰場上空後沒有急於突擊——他注意到美軍艦隊上面的掩護戰鬥機數量不多，先讓西澤廣義帶戰鬥機突進去，三下五除二就幹掉了對方防空戰鬥機，整個A艦隊現在如同脫光了衣服的女人一般任人予取予求了。
他仔細查看了敵艦的防空火力，然後冷靜地指揮天山改下先下去釋放魚雷打亂陣型，最後是彗星改和零戰改配合著下去進攻。
8時58分，戰報傳入埃塞克斯號：堀悌吉的太刀舞得虎虎生風，第一局尼米茨敗了，徹底慘敗，6艘護航航母全部沉沒，12艘驅逐艦沉沒了7艘，該艦隊所屬178架飛機幾乎全部損失，只有30架飛機的飛行員在塔拉瓦島上成功迫降或跳傘。
但尼米茨也不是沒有機會，幾分鐘後吉芬少將就興奮地叫出聲來：「長官，偵察機發現日軍航母編隊！」