了3艘五岳级战列舰，十多艘重轻巡洋舰，其它小型舰船不是日军飞机的主要目标，反而损失较小。被空袭击沉的全部是装甲薄弱又装满了弹药油料的航空母舰，北海舰队2艘青海湖级航母全部被击沉。
但是日军舰队返航途中却遭遇了另一支共和国海军舰队主力，原来共和国海军和日军一样准备先发制人，只是思想保守的海军将领们采取的是日德兰海战的方式—主力舰编队寻找对方舰队决战。
日本联合舰队遇到的正是由东海舰队主力和南海舰队部分主力舰组成的特混舰队。
特混舰队舰队共有8艘昆仑山级战列舰：昆仑山、太行山、祁连山、阴山、巴颜喀拉山、唐古拉山、喜马拉雅山、天山；2艘五岳级战列舰：太室山号和少室山号；4艘浙江级战列巡洋舰：浙江、湖北、辽宁、黑龙江；以及安徽号快速战列舰共15艘。
对面的日本联合舰队则有金刚、比睿、榛名、雾岛、扶桑、山城、伊势、日向、长门、陆奥十艘战列舰。
炮战持续了整整一天，联合舰队金刚、比睿、山城、伊势、陆奥五舰沉没。其余五艘主力舰也身负重伤，山城号和长门号直到战争结束都未能修复。
特混舰队太室山号战列舰和湖北号战列巡洋舰战沉，安徽号、祁连山号、喜马拉雅山号重伤。其余主力舰也都各自挨了几发356毫米和410毫米炮弹，但是命中部位都不是要害，损伤不大。
这场海战中，中国海军的航空母舰由于错误的战术思想，在各自的海军基地外巡逻，被当做空军的延伸而未能参战。而日军舰载机在偷袭作战中损失严重，尤其是在偷袭进行到一半时中国空军的战斗机赶到，一场追逐战使得日军舰载机元气大伤，回到航母的飞机还不到总量的四分之一。
联合舰队的航母在撤回本土的途中被从东海赶来的共和国特混舰队的巡洋舰分队截住，而返航的飞机不是受了伤正在修理就是在补充燃油弹药，甲板拥挤不堪，还有的部分被迫降的飞机损坏。所以日军航母编队没有起飞侦察机，而日本空军受航程所限也没有前来为海军护航。更要命的是，这支巡洋舰分舰队利用暗夜和。岛屿的掩护，已经接近到了距离航母不足四十公里的地方才被发现。
日军主力舰全部被派去进行舰队决战了，给航母护航的只有1艘装备6门200毫米主炮的古鹰级重巡洋舰带领和10艘装备8门127毫米炮的驱逐舰
危机时刻，联合舰队六艘航母一时之间竟然只有加贺、苍龙两艘航母能勉强紧急起飞十余架飞机。这时华夏共和国的巡洋舰编队距离日军航母编队已经不足25公里，中国舰队所有的火炮都开始喷吐烈焰和浓烟，一时间空中布满了曳光弹耀眼的弹道，随即日军就有数艘战舰燃起大火。
中方舰队拥有装备12门210毫米大炮的重巡洋舰6艘、装备12门152毫米炮的轻巡洋舰12艘和10门130毫米炮的驱逐舰8艘。他们接到的命令是不惜一切代价击沉日本航母。
相比之下，日军护航舰无论数量还是质量都居于绝对劣势，双方交火不到一个小时就有半数驱逐舰被重创和击沉，被保护的航母也接连中弹起火。眼见事已不可为，古鹰号舰长佐藤铜太郎率领剩余的数艘驱逐舰向中国巡洋舰编队发起决死突击，妄图吸引火力为航母逃脱争取时间。
他的计谋马上就被识破了，中方舰队司令邓云少将下令重巡洋舰集中火力对付日本护航舰，轻巡洋舰从两翼绕开加速追击日本航母。
6个小时候后，战斗结束：赤城号、加贺号、苍龙号、飞龙号、翔鹤号、瑞鹤号六艘航母无一幸免，护航舰队也同样全军覆没。中国海军则付出了3重巡3轻巡7艘驱逐舰被击沉，另有十余艘战舰受重伤的代价，这些损失有一半都是从加贺、苍龙上起飞的那十余架飞机造成的。自此海军开始愈发重视航母的舰队防空作用和新式高射炮的研制工作。