日军的航母舰队和由战列舰、巡洋舰和驱逐舰组成的炮击舰队是分开行动的。
在空战进行中，日军炮击编队已经先于航母编队抵达了海防以东三十公里的海域，接到航母舰队空中攻击失利的消息后，日军舰队便暂停了下来，一面等待新的情报和命令，一面研究独立对海防的内河港口及海岸要塞进行攻击的可能性。
这次日军舰队中有一艘“金刚级”战列舰的首舰“金刚号”，这艘两万余吨的战列舰装备有356mm巨炮八门，最大射程达三十五公里，在这个距离上已经可以对沿海目标进行炮击了。
而四战区的305mm要塞炮的最大射程是三十公里，日军舰队可以说是停在了安全线上，如果开炮中国要塞只能等着挨打。
但不一会儿，日军炮击舰队收到了海军部直接下达的命令，让他们暂时放弃对海防的攻击，立刻去搜寻营救海面上的舰载机飞行员。
日军炮击舰队只得放弃刚制定的打击方案，以三十余艘军舰在海上展开了六十公里的宽度，分两层由西向东进行搜索。
就是这个搜索阵型，却给日军舰队带来了巨大的灾难。
中午过后，几十架华南空军的战斗机再次出现在了海面上空并迅速分开，用机炮首先对日舰甲板展开了攻击。
等战斗机重创了日舰的防空火力之后，又有二十一架挂载着重型鱼雷的轰炸机，从低空接近了日军舰队。
日军舰队由于相互距离较远，根本无法组织起统一的防空火力，面对扑过来的中国鱼雷轰炸机，只能是各自为战并以各种规避运动进行躲避。
这二十一架鱼雷轰炸机虽然是华南空军的，但操纵飞机的全都是以志愿人员身份来第四战区的美国海军飞行员。
谢昌云与美国海军和陆军事先已有约定，由美国飞行员驾驶的飞机如果受损，都由美国负责补充，飞行人员的伤亡抚恤也由美国承担。
已开始进行战争装备的美军，是想用这种方式尽快获得对日作战的直接经验。
所以包括上午的空战在内，华南空军当然都派出了这些实际上的美国军人。
不过谢昌云也不会那么抠门，对凡有战绩的美军飞行员，四战区都将给予与中国飞行员和美国航空志愿队飞行员一样的奖励。
二十一架鱼雷轰炸机接近到日军舰队几公里处后，便按事先制定好的战术，以三架飞机对一艘军舰，选择了七艘较孤立的日舰，冒着日舰不很密集的防空炮火猛扑了过去，在距目标六百到九百米距离内从三个不同角度投下了鱼雷。
在投掷过程中，先后有两架鱼雷轰炸机被日军炮火所击中，其中一架瞬间即一头栽进了海中，另一架则就近飞到了据海防海岸二十公里处在海面上迫降，三名飞行员很快就被跟在后面保护的战斗机通知要塞派出船只给救走了。
美国飞行员投下的二十一枚鱼雷命中了四艘日舰，其中一艘驱逐舰当即就开始下沉，另外两艘巡洋舰和一艘补给舰也失去动力停在了海面，看来是凶多吉少。
几分钟过后，十二架由华南空军飞行员驾驶的轰炸机又对日舰进行了一轮俯冲轰炸，其中一架轰炸机还没来得及投弹就被日舰所击落，另外十一架飞机投下二十二颗三百公斤重的炸弹，有七颗同样也击中了四艘日舰。
遭受重创的日军舰队再顾不上搜寻飞行员了，一面冒着中国战斗机的攻击打捞落水人员和抢救受损舰船，一面相互靠拢组成了几个防空圈，以防中国飞机的再次袭击。
华南空军战斗机见再也讨不到什么便宜，于是只得拉到了高空盘旋，同时也为肯定是殉难了的六名飞行员默默哀悼。
一个小时以后，二十四架从钦州起飞的中国战斗机在准备替换前一批战斗机的飞行途中，根据地面指令略改变了航向，在雷达指引下伏击了从海南岛飞来的二十余架日军战斗机，一举击落了日机六架、击伤两架。
这批日本海军陆基飞机的任务是为了阻挡、最少是骚扰中国对日军舰队的再次攻击，见中国战斗机从半路杀出、而且一个突袭之后便在数量上占了上风，自知不是对手，折翼数架之后便分散成三个小编队向海南岛返航。
可就快要到达海南岛时，又有十二架中国战斗机从云层中钻了出来，对一组日机展开了围攻，短短三分多钟又敲掉了全部五架日机，然后便消失在了天际间。
有了雷达，华南空军就等于有了眼睛，就如同正常人欺负瞎子。
虽然华南空军夺取了海上的制空权，但由于海上对飞行员施救困难，所以其后并未对日军舰队进行新一轮的空袭。
但这不等于谢昌云会放掉日军舰队。在日军舰队遭受空袭而慌乱的时候，两艘中国海防舰队的潜艇已经远距离跟踪上了“金刚号”战列舰。
对于是使用潜艇来打已经开始返航的两艘空母舰、还是对日军炮击舰队进行攻击？蔡南等作战指挥人员的意见都倾向于前者。
但谢昌云却决定打后者，而且是打“金刚号”。
像这种在战术上谢昌云的决定与大家意见完全相左的情况，在四战区极少出现。
“航空母舰是日本将来向美国直接挑战的先锋和依靠，我们现在决不能再动他了，否则将有可能会延迟日本对美国开战的时间。”
谢昌云的话刚说完，蔡南和参谋长就领悟到自己在战略目光上与谢昌云的巨大差距了。
华南海军最初是才法国租用了两艘近海潜艇进行训练，但成立海防舰队之后，又从美国的封存潜艇中租了两艘s-1级潜艇，以菲律宾苏比克基地为母港进行训练，最远处曾到达过渤海和曾母暗沙附近。
海防舰队的官兵对这两艘水下排水量为千吨级、有四具533mm发射管、配有十二枚重型鱼雷的潜艇已经操作十分娴熟，唯一的就是缺少实战检验了。
而这次，被海防舰队编号为q-201和q-202号的潜艇，每艘各装载了三枚533mm有线制导鱼雷，计划一次使用两枚，另一枚作为备用。
为了指导操作和检验攻击效果，四战区海空武器研究所和美国海军实验室各派了四名鱼雷和控制专家随潜艇行动。具体计划为选择日军大型舰船为攻击目标，201号潜艇在一千五百米内进行全制导攻击，202号潜艇在两千五百米距离进行半程制导攻击。
两艘潜艇在距日军炮击舰队一百七十余公里处，获得了陈绍宽的命令和日军舰队的所处方位之后，便进入了无线电静默以防被日军无线电监听所侦知，其后怎样完成任务就要靠他们自己来掌握了。
日军舰队在下午南防空军的鱼雷和炸弹攻击之下，一共被击沉驱逐舰一艘、巡洋舰一艘、运输舰一艘，另有五艘舰船受到了不同程度的损坏，其中最严重的一艘巡洋舰已部分下沉，还有一艘驱逐舰失去了动力。
经过数小时的救护和清点，在空袭中共有三百六十三名日本海军官兵丧命或失踪，受伤者达二百八十余名。
虽然日军舰队还有对沿海进行炮击的能力，但由于一艘主要补给舰被击沉、有大批的受伤人员需要救治、更主要的是担心天亮之后中国空军的再发动新的空袭，所以日军舰队在获海军部批准后，便决定放弃原作战计划撤回至三亚基地。
晚上九点半，日本舰队结束了救护行动开始向东南方向驶去。
由于需要拖拽两艘严重受损的军舰，日本舰队只能以每小时不到十海里的速度航行，而且因为没有料想到会受到来自海上的攻击，所以没有采取灯火管制，这就给在数千米外待击的潜艇创造了绝佳的攻击条件。
九点四十分，两艘潜艇用灯光信号进行了最后联络，然后便下潜分别进入了攻击位置。
鱼雷发射过后，两个潜艇上的指挥官和有关人员都紧张的看着手表在默默读秒。
而这时，“金刚号”和另外两艘日军军舰上的声纳兵也同时听到了异常信号。
“有鱼雷攻击！右舷有鱼雷攻击！”
“金刚号”的声纳兵做出判断之后，便丢下耳机对着话筒大声的叫了起来。
“右满舵！前进三！”在驾驶舱值班的大副下达命令的瞬间还拉响了战斗警报。
但除了轮舵手开始执行了命令，而其他各部位都还没有来得及反应，“金刚号的右舷就传来了一声巨大的爆炸声，整个船体都偏转和颤抖了起来。
右舷的爆炸声余音未尽，紧接着左舷连续两声巨大的爆炸声又响了起来。
在日本舰队的一片忙乱之中，201和202号潜艇收回了潜望镜，缓慢下沉到了一百五十米的深度并保持了绝对静默。
潜艇的航速远低于水面舰只，这时要匆忙逃跑几乎等于送死。
离鱼雷爆炸也就一两分钟，日军的数艘驱逐舰果然向舰队的左右两侧急速驶来。
但日军装备的全都是被动式声纳，潜艇只要是不发出声响，日军根本探测不到潜艇的准确位置，只能是按传统的规范在“金刚号”左右两侧一定的范围之内盲目的搜索和投放深水炸弹。
可这次中国潜艇是采用了大斜角攻击，潜艇隐蔽的位置已经处在了日本驱逐舰搜索范围之外。
加上又是黑夜，所以日军多艘军舰在海面上搜寻了两个多小时，先后投放了近两百颗深水炸弹，但自己也不知到底击中了潜艇没有。
而将近三万吨的“金刚号”，已于一个多小时之前带着无尽的怨恨沉入了海底，为它殉葬的还有二百余名日本海军官兵。
四战区因此获得了世界上第一个击沉航空母舰的殊荣之后，又首开击沉了日本战列舰的先例。
自此，日本现有的所有空中、海上和地面的战争武器，都一一遭到四战区的毁灭打击。
要是按四战区和日本海军的力量对比，日本海军哪怕只投入几分之一的海空力量，四战区也绝无与其较量的可能。
但妙就妙在谢昌云完全把握住了日本海军正把主要目标盯在了美国海军身上，为了保持对美国海军的优势和储备战争资源，不肯下定在北部湾和印度支那与四战区决战的决心。所以就让谢昌云以局部的优势取得了难以想象的胜利。
当然，这其中还有先进装备、合理战术、以及空军海军官兵英勇无畏的牺牲精神等诸多因素。
而何欣怡第二天早上临时播出的战报，又让举国为四战区和谢昌云再次的欢呼起来。