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十二時三十分，美機飛臨日艦上空，日軍艦隊排成菱形隊形，“大和”號居中，巡洋艦和驅逐艦則在其四周，正以２６節航速行進。當美機衝出低垂的雲層，展開攻擊時“大和”上的２４門２７毫米高射炮和１５６門２５毫米機關炮一起開火，同時其他日艦也以全部炮火開始對空射擊，一時間天空中炮聲轟鳴，彈片橫飛，美機冒著密集彈雨迅速占據有利的攻擊陣位，從各個方向和角度投下了魚雷和炸彈，戰鬥機則用機槍猛烈掃射，壓制日艦的對空火力，美機攻擊兇猛異常，“大和”號在艦長有賀幸作海軍大佐指揮下，不斷進行高速大角度機動，以規避呼嘯而來的魚雷、炸彈，但仍有一條魚雷命中左舷前部，兩枚２２５公斤炸彈在主桅杆後面爆炸，炸開了裝甲厚實的艦尾雷達室，裡面的官兵盡數被炸死，觀測儀器全部被毀。“大和”憑藉著堅固的裝甲防護，還沒有受到重創，仍能以１８節航速繼續航行。“矢矧”號巡洋艦被擊中一條魚雷和一枚炸彈，完全失去了機動能力：“濱風”號驅逐艦被一條魚雷和一枚炸彈命中，艦體斷裂於十二時四十七分沉沒：“涼月”號驅逐艦被４５０公斤炸彈命中，燃起大火：“冬月”號被兩發火箭彈擊中，幸運的是都沒爆炸，逃過一劫。十三時十分，第一波美機投完了所攜帶的魚雷炸彈，返回母艦。
十三時三十五分，美軍第二攻擊波到達日艦上空，由於第５８特混編隊第四大隊的飛機比其他兩個大隊的飛機晚起飛，因此這一攻擊波不是集中攻擊，而是分成幾個波次進行的，持續不斷的攻擊反而使日軍沒有喘息之機，對美機的攻擊疲於應付，讓美機連連得手，美機的攻擊有章有法，節奏分明，首先戰鬥機掃射，壓制日艦高射炮火，並乘機投下所攜的炸彈，接著魚雷機集中對“大和”左舷進行攻擊，這時“大和”號航速大減，高射炮炮手多被美軍戰鬥機消滅，不僅毫無還手之力，連招架之功也很勉強。十三時三十七分，三條魚雷命中左舷，海水大量湧入，艦體開始左傾，“大和”號有完善而龐大的注排水系統可以迅速消除艦體傾斜，但一枚４５０公斤炸彈正巧命中了注排水控制艙，將所有的調節閥門炸毀，無法進行排水，只得採取向右舷對稱注水的辦法，艦長甚至不等右舷最大的艙室主機艙和主鍋爐艙的人員撤出就下令注水，兩個艙室數百官兵很快被洶湧而入的海水淹死，總共向右舷注入了３０００噸海水，犧牲了數百名艦員和全艦一半的動力，致使“大和”號只能使用左舷一半的動力運轉，航速銳減，再也無法進行有效的機動，即使付出這樣巨大的代價，還沒將左傾消除，美機的攻擊又接踵而至，七分鐘後，又有兩條魚雷命中左舷，剛剛有所恢復的左傾再度加劇，而且舵機失靈，“大和”號升起了遇難旗，航速只剩下７節，甲板上到處是彈洞，被炸開的鋼板四下翻卷，由於左傾已達１５度，大口徑高炮已經無法操縱，只有２５毫米的機關炮還能勉強射擊。十四時零二分，一批美機俯衝而下，投下的炸彈有三枚在左舷中部爆炸，使其左傾加大到３５度。十四時零七分，一條魚雷擊中右舷，此時“大和”號上層建築面目全非，全艦被濃煙烈焰所包圍，完全喪失了機動能力，防空火力微乎其微，又不能進行機動來規避，淪落到任人宰割的地步。十四時十二分，四架美軍魚雷機衝出雲層從容實施攻擊，如同是在進行魚雷攻擊表演，美機攻擊動作十分完美，投下的魚雷有兩條命中左舷中部和後部。“大和”號升起了緊急求救信號旗，通知驅逐艦靠幫接走艦員，但驅逐艦知道“大和”號彈藥艙里近２０００發４６０毫米主炮炮彈只發射了３發，現在隨時都有爆炸的可能，都不敢靠近，“大和”號的左傾急劇增大，艦員已經無法站立，很多人不等艦長下達棄艦命令就自行跳海逃生，艦長有賀見此情景，也知道“大和”號已經無可挽救，只得下令棄艦。十四時十五分，又有一條魚雷擊中左舷中部，傷痕遍體的“大和”號再也經受不住，左傾達到８０度，甲板幾乎與海面垂直，終於在十四時二十分傾覆沉沒，４６０毫米前主炮炮膛里的炮彈滑落下來，撞穿了彈藥艙甲板，引爆了艙中的炮彈，劇烈的爆炸簡直將“大和”號艦體炸斷，烈焰沖天而起，翻滾的蘑菇狀煙柱竟高達１０００米，甚至連１１０海里外鹿兒島的居民都看到了大爆炸的火光與濃煙，海面上頓時出現一個深達５０米的旋渦，不多時，後主炮炮塔里的彈藥也在水下爆炸，鋼鐵的碎片從水下飛濺而出，爆炸的氣浪連海面上掙扎的水兵都感到一陣窒息，伊藤中將和有賀大佐以下２４９８名艦員隨艦葬身海底，只有２６９人獲救。——這些生還者於１９６７年組成名叫“大和會”的戰友會，並在臭名昭著的靖國神社樹立紀念碑，碑上刻有一幅“大和”號的浮雕，碑頂放有一枚“大和”號４６０毫米主炮的穿甲彈，經常聚會追憶往昔。作為日本海軍聯合艦隊象徵，排水量６。
８萬噸的巨型戰列艦“大和”號的沉沒，標誌著聯合艦隊的徹底覆沒，同時也宣告了巨艦大炮主義的徹底破產。
在美軍攻擊“大和”號的同時，部分美機也對“矢矧”號巡洋艦和驅逐艦發動了攻擊，“矢矧”號已經喪失了機動能力，美軍轟炸機和魚雷機進行的攻擊動作漂亮、出色，簡直是教科書式的表演，“矢矧”號累計被擊中七條魚雷和十二枚炸彈，於十四時零五分傾覆沉沒。
十三時三十五分，美軍第二攻擊波到達日艦上空，由於第５８特混編隊第四大隊的飛機比其他兩個大隊的飛機晚起飛，因此這一攻擊波不是集中攻擊，而是分成幾個波次進行的，持續不斷的攻擊反而使日軍沒有喘息之機，對美機的攻擊疲於應付，讓美機連連得手，美機的攻擊有章有法，節奏分明，首先戰鬥機掃射，壓制日艦高射炮火，並乘機投下所攜的炸彈，接著魚雷機集中對“大和”左舷進行攻擊，這時“大和”號航速大減，高射炮炮手多被美軍戰鬥機消滅，不僅毫無還手之力，連招架之功也很勉強。十三時三十七分，三條魚雷命中左舷，海水大量湧入，艦體開始左傾，“大和”號有完善而龐大的注排水系統可以迅速消除艦體傾斜，但一枚４５０公斤炸彈正巧命中了注排水控制艙，將所有的調節閥門炸毀，無法進行排水，只得採取向右舷對稱注水的辦法，艦長甚至不等右舷最大的艙室主機艙和主鍋爐艙的人員撤出就下令注水，兩個艙室數百官兵很快被洶湧而入的海水淹死，總共向右舷注入了３０００噸海水，犧牲了數百名艦員和全艦一半的動力，致使“大和”號只能使用左舷一半的動力運轉，航速銳減，再也無法進行有效的機動，即使付出這樣巨大的代價，還沒將左傾消除，美機的攻擊又接踵而至，七分鐘後，又有兩條魚雷命中左舷，剛剛有所恢復的左傾再度加劇，而且舵機失靈，“大和”號升起了遇難旗，航速只剩下７節，甲板上到處是彈洞，被炸開的鋼板四下翻卷，由於左傾已達１５度，大口徑高炮已經無法操縱，只有２５毫米的機關炮還能勉強射擊。十四時零二分，一批美機俯衝而下，投下的炸彈有三枚在左舷中部爆炸，使其左傾加大到３５度。十四時零七分，一條魚雷擊中右舷，此時“大和”號上層建築面目全非，全艦被濃煙烈焰所包圍，完全喪失了機動能力，防空火力微乎其微，又不能進行機動來規避，淪落到任人宰割的地步。十四時十二分，四架美軍魚雷機衝出雲層從容實施攻擊，如同是在進行魚雷攻擊表演，美機攻擊動作十分完美，投下的魚雷有兩條命中左舷中部和後部。“大和”號升起了緊急求救信號旗，通知驅逐艦靠幫接走艦員，但驅逐艦知道“大和”號彈藥艙里近２０００發４６０毫米主炮炮彈只發射了３發，現在隨時都有爆炸的可能，都不敢靠近，“大和”號的左傾急劇增大，艦員已經無法站立，很多人不等艦長下達棄艦命令就自行跳海逃生，艦長有賀見此情景，也知道“大和”號已經無可挽救，只得下令棄艦。十四時十五分，又有一條魚雷擊中左舷中部，傷痕遍體的“大和”號再也經受不住，左傾達到８０度，甲板幾乎與海面垂直，終於在十四時二十分傾覆沉沒，４６０毫米前主炮炮膛里的炮彈滑落下來，撞穿了彈藥艙甲板，引爆了艙中的炮彈，劇烈的爆炸簡直將“大和”號艦體炸斷，烈焰沖天而起，翻滾的蘑菇狀煙柱竟高達１０００米，甚至連１１０海里外鹿兒島的居民都看到了大爆炸的火光與濃煙，海面上頓時出現一個深達５０米的旋渦，不多時，後主炮炮塔里的彈藥也在水下爆炸，鋼鐵的碎片從水下飛濺而出，爆炸的氣浪連海面上掙扎的水兵都感到一陣窒息，伊藤中將和有賀大佐以下２４９８名艦員隨艦葬身海底，只有２６９人獲救。——這些生還者於１９６７年組成名叫“大和會”的戰友會，並在臭名昭著的靖國神社樹立紀念碑，碑上刻有一幅“大和”號的浮雕，碑頂放有一枚“大和”號４６０毫米主炮的穿甲彈，經常聚會追憶往昔。作為日本海軍聯合艦隊象徵，排水量６。
８萬噸的巨型戰列艦“大和”號的沉沒，標誌著聯合艦隊的徹底覆沒，同時也宣告了巨艦大炮主義的徹底破產。
在美軍攻擊“大和”號的同時，部分美機也對“矢矧”號巡洋艦和驅逐艦發動了攻擊，“矢矧”號已經喪失了機動能力，美軍轟炸機和魚雷機進行的攻擊動作漂亮、出色，簡直是教科書式的表演，“矢矧”號累計被擊中七條魚雷和十二枚炸彈，於十四時零五分傾覆沉沒。