太平洋艦隊的運氣其實不差，9點剛過，幾乎在偵察機航程的盡頭，觀察員發現了機動艦隊，雖然日軍防空戰鬥機眼疾手快地擊落了這架膽大的SBD，但日軍艦隊確切位置卻傳了回去：……正規航母2艘，中型航母1艘，輕型航母4艘，重巡洋艦4艘，輕巡洋艦或驅逐艦16艘以上。
埃塞克斯號艦橋內所有人精神一振，上帝保佑，終於率先發現敵艦隊！
「通報具體位置。」
「塔拉瓦東南方大約245公里處，距本艦隊中心位置570公里，如敵我運動態勢保持不變，雙方每小時距離縮短65公里左右……」參謀軍官通過圖上作業，飛快算出了結果。
「艦載機準備出發，全體進攻……」哈爾西下達完命令後朝尼米茨看了看，後者微微點頭。
9點17分，第一架SBD從埃塞克斯號騰空而起，很快第一架TBF也從薩拉托加上起飛——B艦隊艦載機飛行員的技術動作比A艦隊熟練很多。
9點39分，美軍第一攻擊波集結完畢，擁有SBD俯衝轟炸機36架，TBF魚雷攻擊機32架，F6F戰鬥機32架，正好是100架編隊。他們呼嘯著向南部撲去——根據圖上作業，兩支艦隊彼此間距應該已縮小到540公里左右。
第一攻擊波起飛後，美軍艦隊3艘航母剩餘飛機陸續起飛，但就第二攻擊波用於何處，哈爾西和尼米茨卻有不小的意見分歧。
哈爾西聽信A艦隊攻擊機群的戰況彙報，認為至少擊沉/重創敵軍2艘戰列艦、4艘巡洋艦和一些小型軍艦，估計該戰報即便有所誇大，也不會離事實太遠，畢竟A艦隊動用了100多架飛機——退一萬步說，至少應該幹掉了1艘戰列艦！
該判斷與事實略有出入，A艦隊這一波只重創了榛名號，其他戰果微不足道。按此邏輯，哈爾西認為第二攻擊波應去進攻敵人炮擊艦隊，再幹掉1-2艘戰列艦，本方炮擊艦隊就會具有優勢，可突進進攻，即便談不上擊敗日軍艦隊，也可逼迫敵軍從塔拉瓦撤走——這樣就可解塔拉瓦之圍。
尼米茨不否認A艦隊戰果，甚至比哈爾西估計得還樂觀一些，他希望兩次攻擊波同步出擊，徹底幹掉日軍航母編隊，至於炮擊編隊，有機會今天就打，沒機會留到明天或以後也行——等國內支援的2艘戰列艦到位後，太平洋艦隊哪怕是傳統艦炮作戰也不懼怕對手，但日軍航母編隊威脅太大，數量又多，他不看好第一攻擊波能奏全效——類似中途島這樣的好運氣不可能屢屢複製。
雙方爭論了5分鐘，參謀軍官中有人支持尼米茨，也有人支持哈爾西，而且人數差不多。吉芬少將是第三個最有影響力的人物，他一直沒表態，因為害怕自己的表態會帶來不可收拾的後果。
時間一分一秒地過去，眼看馬上接近10點鐘，第二攻擊波即將準備完畢，他才終於準備開口附和尼米茨的意見，忽然有人大叫起來：「日軍偵察機……」
哈爾西和尼米茨立即撲過去查看情況：一架Ar-372水上偵察機在遠處盤旋觀察艦隊情況，甚至在F6F戰鬥機撲過去時，還沒有倉皇逃命，依然不緊不慢地兜著圈子發電報——氣焰簡直囂張到了極點！
「艦隊暴露了！」
這變數一出，所有爭論立即消失，哈爾西馬上表態：「第二攻擊波空襲目標依然是敵軍航母！」
10時7分，美軍第二攻擊波80餘架飛機全體出動，哈爾西只給艦隊留下了32架掩護戰鬥機。翔鶴號上的冢原才剛剛收到發現美軍航母位置的報告：敵艦隊在塔拉瓦東北200海里處，正規航母2艘，輕航母1艘，戰列艦3艘，巡洋艦及以下軍艦20餘艘，距本艦隊約一百零八公里。
翔鶴號艦橋內氣氛十分緊張：第一，機動艦隊位置比敵軍位置暴露得更早；第二，空襲完A艦隊的第一攻擊波剛剛返回，正準備降落，補充完再出發將落於後手。
與美軍不同，機動艦隊內冢原就是權威，命令言出必行，他沉吟片刻後問道：「游擊艦隊距敵艦隊還有多遠？離本艦隊多遠？」
「離敵軍620公里，離本艦隊500公里。」
冢原點點頭：「讓角田全軍出擊，不留防空戰鬥機！本艦隊派20架攻擊機輔助他！雙方機群在塔拉瓦以東100公里處聚集！」
草鹿龍之介立即領命去電。
「本艦隊剩餘攻擊機群起飛，炮擊艦隊防空飛機分出18架去游擊艦隊補充油彈並就地掩護，其餘飛機優先去博爾扎諾號備降並補充油彈；第一攻擊波飛機空中警戒、等待，本方直衛機轉而為炮擊艦隊提供防空保護傘……」
「哈依！」源田實立即執行。
「通報各員加快速度，發揮120%效率，美軍隨時可能來襲！」
10時14分，20餘架彗星改/天山改出發，在空中盤旋等待的第一攻擊波隨即魚貫而下降落。
在千鈞一髮的決斷關頭，冢原實施了極其複雜的機群調度，讓人眼花繚亂：游擊艦隊67架飛機+機動艦隊20餘架攻擊機彙集成第一攻擊波進攻美軍；由赤松貞明率隊的43架炮擊艦隊防空戰鬥機（原總共54架，在擊退A艦隊中損失了11架），分出18架去游擊艦隊補充並就地承擔掩護任務，其餘25架在機動艦隊降落補給並轉為直掩機；岩本徹三率隊的32架機動艦隊防空戰鬥機因油彈充足（第一輪未交戰，只動用了副油箱燃料），赴炮擊編隊上空提供掩護；淵田美津雄率第一攻擊波暫時等待，等攻擊機群全部起飛後再行降落補給。
「快！快！」源田實扯著喉嚨大喊。
形勢前所未有的緊張，連向來眼高於頂的機要參謀們都跑出艦橋湧上甲板奮力幫助地勤掛載彈藥、補充燃油，飛行員們一口塞下他人遞來的飯糰，嚼也不嚼就大口吞咽下去，滿場飛奔的淵田美津雄讓人彷彿又置身於當初中途島戰役中的「命運5分鐘」……