6月5日上午9时15分，小泽舰队第一攻击波首批68架战机最先抵达中德联合舰队防空圈外围，即遭受到萨师俊派出的13个战斗机中队230多架战斗机优势兵力的拦截。日军只有只有16架护航战斗机、9架鱼雷机和43架战斗轰炸机。战斗轰炸机是日军因在东南亚战场中发现轰炸机损失巨大，而战斗机部队的损失远少于轰炸机的情况下发展起来的新式机和，即将零式战斗机经改装后挂载60公斤炸弹，后来发展到可以挂载250公斤航空炸弹，实施对舰攻击的主要攻击手段。
但问题是日本飞行员经过长达两个多小时的长途飞行，体力和精力都几乎达到了极限，在遭受攻击后，根本无力反击，只得四散溃逃。而那些战斗轰炸机根本来不及接近轴心国舰队上空，就被迫匆忙扔下炸弹，勉强接战。
而中德战斗机群则在雷达引导和航空母舰上的空中控制指挥官指挥下，统一引导接敌，在距舰队大约60海里外上空对日机进行居高临下的攻击，一举击落25架日机，而自身仅损失１架。
其余日机突破中德舰队的空中拦截强行开始攻击位于前列的中德航母编队，在护航军舰舰密集的高射炮火射击下，又有18架日机被击落。由于装备有新式的“无线近爆引信”，中德军舰的防空炮火命中率有很大的提升，日本鱼雷机无法空炮防空火，全部被击落，而轰炸机也只得在高空匆忙投弹，只有“重庆”号重巡洋舰和“吕佐夫”号重巡洋舰各被命中一枚航弹，受到轻创。
随后，日军第二攻击波48架战斗机、24架鱼雷机、57架轰炸机共129架战机又抵达战场，遭到联军战斗机部队的拦截，整个空战进入高潮。
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