空戰在十點四十分打響，雙方首先在第四艦隊上空交戰。
最初的時候，美軍的優勢比較明顯，主要是特遣艦隊的預警機沒有跟上來。在前二十分鐘裡，特遣艦隊的三個戰鬥機中隊損失了近五十架，美軍只損失了不到三十架，還一度向北擴大了防空範圍。
到了十一點，戰局發生逆轉。
隨着慢騰騰的艦載預警機到達戰場北面三百多公里處，美軍的優勢沒有了，而特遣艦隊又取得了數量上的優勢。
僅僅十分鐘，第四艦隊上空的美軍戰鬥機就被擊潰了。
這個時候，尼克松也發現了問題，即源源不斷趕來的中國戰鬥機沒有發起對海攻擊，全部投入了空戰。
戰場轉移到第三艦隊北面兩百公里時，美軍的處境已經非常緊迫了。
所幸的是，尼克松已經把待命的四十架戰鬥機派了出去。
十一點半左右，戰場情況再次發生轉變。
八架從北面返航的美軍偵察機在毫無阻攔的情況下，逼近了特遣艦隊的預警機，而且突然發起攻擊。等到附近的中國戰鬥機趕過來的時候，已有四架預警機被擊落，其餘的預警機也在緊急規避。
雖然八架美軍戰鬥機迅速被擊落，剩餘的預警機也立即迴歸，並且得到了戰鬥機的近距離掩護，但是戰場局勢已經在這幾分鐘裡發生了逆轉，美軍戰鬥機在預警機與防空戰艦的聯合指揮下，頂住了壓力。
打到十一點四十五分的時候，美軍已經在戰果上取得了較爲明顯的優勢。
毫無疑問，這是一場慘烈的消耗戰。
十二點不到，在所剩燃油僅夠飛往加油空域的情況下，特遣艦隊的戰鬥機主動撤離，空戰結束。
在這一個多小時的戰鬥中，雙方都付出了極爲慘重的代價。
尼克松在清點戰損的時候，發現只剩下了不到三十架戰鬥機，而且其中十多架還有所損傷，非常勉強的降落到了航母上。“列剋星敦”號航母在回收一架受損戰鬥機的時候，還出了事故，導致兩架沒來得及拖出降落區的戰鬥機被撞毀，一名飛行員喪生，數名航空勤務人員傷亡，航母則暫時停止航空作業。所幸的是，這三架戰鬥機上的燃油都所剩無幾，沒有釀成災難。
事實上，特遣艦隊的損失也不小。
根據牧浩洋親自書寫的戰報，特遣艦隊在這場戰鬥中損失了一百七十四架戰鬥機，其中一百六十二架在美軍艦隊附近被擊落，十二架在返航途中墜毀，其中八架是在與加油機會合前燃油耗盡而墜毀。
戰後，很多人都認爲，牧浩洋錯過了重創第三艦隊的絕佳機會。
在這些人看來，如果牧浩洋採用傳統戰術，即只出動少量護航戰鬥機，讓其他戰鬥機執行攻擊任務，會取得更大的戰果，而且損失會小得多。
顯然，這種說法根本站不住腳，因爲以當時的情況，攻擊機羣根本不可能取得突破，甚至沒有機會在遠處用反艦導彈發起攻擊。數量有限的護航戰鬥機根本奪取不了制空權，也就無法掩護攻擊機羣。真要採用傳統戰術的話，特遣艦隊得把所有戰鬥機都派出去，損失的就不僅僅是一百七十四架戰鬥機了。
當然，第三艦隊也在這場戰鬥中拼光了資本。
留給尼克松的選擇只有一個：立即撤退。
十二點十五分，尼克松就給五角大樓發了一封戰報，宣稱遭到中國海軍猛烈攻擊，已損失全部艦載戰鬥機，要求立即撤離戰場。
爲了引起五角大樓重視，尼克松格外提到，中國空軍很有可能發起攻擊。
顯然，這不是開玩笑的小事。
如果第三艦隊沒有防空戰鬥機掩護，中國空軍又動用了大批轟炸機，那麼第三艦隊留下來就是等死。
十二點半，五角大樓回電，同意第三艦隊撤離戰場，但是要求第三艦隊留下部分戰艦掩護第四艦隊。更重要的是，電報中明確命令，第三艦隊撤往迪戈加西亞附近，準備在二十七日夜間接收補充的戰鬥機。
當時，美國海軍還有三個中隊的艦載戰鬥機沒有調動，此外美國陸戰隊也能提供六個中隊的艦載戰鬥機。這些戰鬥機在二十六日夜間就已出發，在橫跨大西洋之後，已在二十七日上午抵達吉布提。
也就在這個時候，發生了尼克松最不想見到的事情。
十二點四十分，首先是剛剛到達第四艦隊的驅逐艦發來報告，“美國”號與“企業”號航母幾乎同時遭到突然襲擊，初步判明爲中國潛艇發動的偷襲，兩艘航母均被多條重型魚雷擊中。
這份報告很不完整，其中既沒有提到遭到多少艘潛艇襲擊，也沒有提到兩艘航母的受損情況。
五分鐘後，尼克松出動了八架艦載反潛巡邏機。
根據中國海軍的戰報，當時襲擊第四艦隊的只有一艘潛艇，而且是一艘“黃貂魚”級全電動潛艇。
這艘潛艇隸屬於西印度洋艦隊，戰爭爆發的時候，已經在海上巡邏了二十多天，於十一月初返回瓜達爾港，並且在十一月十日再次出港巡邏，主要在阿拉伯海活動，擔任巡邏警戒任務。當時，西印度洋艦隊的大部分潛艇都去了亞丁灣，伏擊從吉布提到迪戈加西亞航線上的美軍艦船。只是在很長一段時間內，第四艦隊都在亞丁灣活動，所以這些潛艇沒有收到明顯戰果。直到第四艦隊離開亞丁灣之後，纔有幾艘前往迪戈加西亞的美國船隻被擊沉，其中包括一艘運載四套戰區防空系統的集裝箱貨輪。與其他潛艇不同，這艘被名爲“刺魟”號的潛艇沒有去亞丁灣，而是在十一月二十三日南下，轉移到了馬爾代夫羣島北面，兩天後又繼續向南航行。按照計劃，它應該前往牧浩洋安排的第二道潛艇警戒線上巡邏，但是因爲在馬爾代夫羣島北面待的時間太長，沒能及時趕過去。到二十六日夜間，纔到達馬爾代夫羣島南面。
也就是說，在十多個小時前，它離第四艦隊只有大約三百公里。
這些陰差陽錯的事情，讓“刺魟”號撞了大運。
攻擊第四艦隊的時候，“刺魟”號首先向較近處的“企業”號發射了六條魚雷，只是把魚雷的航速都設定爲四十五節，然後向較遠處的“美國”號發射了六條魚雷，把航速設定爲六十節。
通過精確設定航速，兩批魚雷幾乎同時擊中目標。
結果就是，如此突然、而且猛烈的襲擊，讓美軍驅逐艦昏頭轉向，一時竟然搞不清楚遭到多少艘潛艇襲擊。
事實上，當時在戰場附近的中國潛艇，就只有“刺魟”號。
別忘了，牧浩洋早就把能安排的潛艇都派去執行警戒任務了，而伴隨特遣艦隊活動的潛艇至少要到二十八日夜間才能趕到第四艦隊所在海域。如果有潛艇可派，牧浩洋根本不用考慮發動第二次打擊。
只是，美軍艦隊的災難並沒結束。
“刺魟”號發動攻擊的地點不是在第四艦隊北面，而是在第四艦隊南面。
原因很簡單，“刺魟”號在夜間逼近第四艦隊的時候，美軍正在竭力搜救落水官兵，而且首先營救跳傘飛行員。這些飛行員，大多落在了第四艦隊北面，結果就是大批美軍傾斜旋轉翼飛機與直升機集中在第四艦隊北面活動。對“刺魟”號來說，就好像美軍在第四艦隊北面進行反潛巡邏一樣。
結果就是，“刺魟”號不敢從北面接近，而是非常耐心的機動到了南面。
如此一來，“刺魟”號位於第三艦隊與第四艦隊之間。
可悲的是，混亂之中，美軍驅逐艦竟然沒有判斷出魚雷的來襲方向。
這也可以理解，因爲“刺魟”號發射的兩批魚雷，都沒有以最快速度航行，而且全電動魚雷沒有航跡。更重要的是，“美國”號與“企業”號都已癱瘓，所以攻擊這兩艘航母的魚雷都採用了底爆方式，即在戰艦的龍骨下方引爆，而不是撞擊艦體水下部位，因此無法通過爆炸點來判斷魚雷的來襲方向。
總而言之，美軍驅逐艦認爲潛艇在第四艦隊北面。
更巧的是，也就在這個時候艘在二十六日夜間趕往第四艦隊的驅逐艦，正好在返回第三艦隊途中。
“刺魟”號完成攻擊之後，沒有去對付在魚雷射程之外的“小鷹”號，而是跟在那四艘美軍驅逐艦後面向南航行。直覺告訴潛艇艇長，在南面不遠處，還有一個更大的戰果，等待他去摘取。
有趣的是，南下的四艘美軍驅逐艦，都沒有發現尾隨其後的潛艇。
一是驅逐艦的航速太快了，很多反潛探測手段都用不上。二是驅逐艦上擠滿了驚慌失措的官兵，很難正常進行航空作業。三是這四艘驅逐艦的艦長也認爲潛艇在第四艦隊北面，因此不太在意。
結果就是，“刺魟”號在沒有受到任何威脅的情況下，悄悄逼近了第三艦隊。
此時，尼克松還在竭力挽救第四艦隊，或者說設法阻止中國潛艇南下，確保第三艦隊能及時撤離。
他哪裡知道，“刺魟”號即將鑽進第三艦隊的肚皮裡面，上演一出大鬧天宮的好戲。