美軍偵察機看到，「飛龍」號果然已不在原來位置，它正朝著特混艦隊的方向駛來，準備發起第三次攻擊。
斯普魯恩斯不下決心便罷，一旦做出決斷便毫不拖泥帶水。他馬上下令特混艦隊所有還能參戰的俯衝轟炸機全部起飛，首功之臣麥克拉斯基因傷未能參戰，指揮混合機群的任務交給了職務和資歷僅次於他的加拉赫。
提防著「飛龍」號的攻擊，斯普魯恩斯沒有派戰鬥機護航，加拉赫率24架「無畏」式轟鳴著向「飛龍」奔襲而去。
山口正在家裡得意著，所謂一雞死了一雞鳴，當機動部隊的其他3艘航母即將嗚呼哀哉的時候，他的「飛龍」號卻重創了特混艦隊——敢情山口和那個死鬼友永一樣，都以為日機兩次出擊，打沉的是不同的兩艘美軍航母呢。
「飛龍」號上的船員們也興奮起來，這些人齊聲高呼：「『飛龍號』，要報仇雪恨。」
什麼時候報仇雪恨，山口向南雲報告是黃昏。整個機動部隊能剩下的飛機都已少得可憐，飛行員們也疲於奔命，也只有到黃昏時才能完成攻擊準備。
美軍航母只剩1艘，關鍵是得知道它藏在哪裡，山口決定派1架高速偵察機前去打探。下午5點3分，偵察機剛要起飛，加拉赫機群已到達了「飛龍」號的頭頂。
機動部隊在出發前曾得到兩套實驗性雷達，但安裝這兩套雷達的戰列艦都編在北方的高須部隊裡面。缺了這種至關重要的高科技設備，單憑肉眼觀察的局限性很大，當瞭望哨發現美軍機群逼近時，已經太晚了，有4發炸彈全部擊中艦橋附近，把艦橋上的玻璃窗震得粉碎。
加來艦長親自掌舵，為免再度中彈，他只好全速前進，「飛龍」號像頭髮了狂的牛一樣拚命奔跑，然而弄巧成拙，由此產生的風反而助長了火勢，大火從艦艏一直燒到艦艉，「飛龍」號被燒成了一個爛羊頭。
機動部隊的最後1艘航母也沒救了。除棄艦外，已別無選擇，山口萬念俱灰，他與加來艦長一起選擇了與艦同沉，誰的勸阻也不聽。在訣別演講中，他對即將離艦的官兵們說：「雖然勝敗同樣難免，但對於今天的結局，我死不瞑目。」
是的，就只差一點，如果不是誤認為已擊沉兩艘美軍航母，如果不繼續冒進，如果不拖到黃昏再發起攻擊，現在他也許就坐定勝利者的寶座了。
明月初上，山口從清水桶中倒了一杯淡水，以水當酒，與幕僚們飲別。他回頭看了看月亮：「月色太美了，讓我們邊賞月邊聊天，度過這最後一夜吧。」
言罷，便向艦橋走去。臨走時，山口把自己的將軍帽摘下來，扔給首席幕僚作為紀念物，然後下令：「全體離艦，這是我的命令！」
依照棄艦前山口的囑咐，一艘驅逐艦奉命擊沉了「飛龍」。看著山口與艦同沉，幕僚們的眼淚滾滾而下，一名幕僚後來回憶道：「長期以來，我一直都很崇拜他（山口），我至今還認為，他是我一生中所遇到的最了不起的人。」
日本海軍的傳統是，艦長必須與艦艇共存亡，山口不是艦長，但他走的這條路無疑是日本男人的理想之路，死後的山口也因此成為日本家喻戶曉的傳奇人物，要是誰敢對山口說三道四，那就是被豬油蒙了心，塞了竅，說明他不愛茶道，不愛櫻花，甚至就不配做個日本人！
只是這一切在美國人的眼裡，卻是完全不可理喻：一眾幕僚及幾百名船員站在煙火瀰漫、已嚴重傾斜的航母上，一站半個多小時，就為的是陪山口一道感動，這究竟是在打仗，還是在開歌友會？
山口的自殺，在他們看來也同樣是輕於鴻毛。戰後美軍毫不客氣地把山口之死列為美方所取得的重大戰果之一。
隨著「飛龍」號的沉沒，南雲的四艘老航母已全部歸零，日軍艦載機迎來了噩夢。先前被擊落的美軍飛行員，當他們漂浮在海面等待救援的時候，可以清楚地看到，那些日軍同行先是駕著飛機在半空中繞著圈子飛，試圖找到一個可以降落的地方，但根本無枝可棲，隨著時間的延長，飛機耗盡了最後一滴汽油，終於無可奈何地墮落到了深不見底的大海里。
晚上，尼米茲收到了斯普魯恩斯發回的戰報，上面表明，顯赫一時的機動部隊主力已徹底覆滅。勝利對一個將軍而言，幾乎就相當於起死回生的靈丹妙藥，尼米茲疲憊的面龐一下子顯得容光煥發、喜氣洋洋。他知道，就在這一天里，太平洋戰局已出現了重大轉折。
當晚，太平洋艦隊司令部內燈火通明，幾乎無人能夠入睡，他們一方面是興奮得閉不上眼睛，另一方面也得密切注視日方的動靜，以免到手的勝利果實再從手中白白丟失。
尼米茲沉吟著說：「我估計日本人仍想登陸中途島。」
萊頓表示贊同。
尼米茲突然反問萊頓：「他們已經吃了敗仗，難道不怕付出更為巨大的損失嗎？」
萊頓已經回到了假想中的角色，他極力體會著山本的感覺：「我想，他們是不會顧及的。這是一支相當頑強的部隊，只要命令下達，就會拼盡全力。」
不過這一次，萊頓只猜對了一半。