为了确保空军能够在最短的时间内重创日军联合舰队，孙百里孤注一掷地把最近几个月生产出来的轰炸机和空军原先就装备的十余架轰炸机全部派了出来，合计四十八架轰炸机，再加上护航的二十四架战斗机，一次就出动了七十二架飞机，算得上是倾巢而出，战机银白色在夕阳的映照下散发出粉红色的光晕，密密麻麻布满整个天空，呼啸着向日军联合舰队俯冲下去。
日军联合舰队在发出空袭警报的同时，立即停止对金门的炮击，整个舰队缓缓后退，在后退的过程中不断调整队形：船舰炮利的两艘战列舰部署在舰队的最前沿，两艘巡洋舰拱卫在航空母舰的前沿，三艘驱逐舰把航母包围在中间，其它舰艇则散布在四周，形成以航空母舰为核心的防空阵型；负责牵制小金门和浮动炮台的几艘驱逐舰迅速脱落战斗，高速向舰队靠拢；航空母舰上面的日军地勤人员匆忙打开机库，把‘零式’战机拖向飞行甲板。
轰炸机群抵达金门上空之后，随即分成三路，左右两路各九架轰炸机向日军的牵制舰艇扑去，其余的轰炸机在战斗机的掩护下笔直地向航空母舰扑了过去。
拱卫在航母外围的巡洋舰、驱逐舰上的高射炮和高射机枪猛烈开火，舰艇几乎全部被炮火发射的浓烟笼罩住，炮弹和机枪子弹闪烁着耀眼的红光，穿破浓密烟雾，带着刺耳的尖叫声冲向空中，严密封锁住轰炸机前进的路线。飞行员们操纵着飞机左躲右闪，在火网中间灵巧地穿行，然后把机头猛压，高度迅速降低，在距离舰艇不到百米的高度按下发射钮，把一枚枚重磅航空炸弹投掷下去。硕大的炸弹穿透烟雾，准确地向舰体落去，随即响起震耳欲聋的爆炸声，几十米高的火焰挣脱了烟雾的束缚，闪烁在军舰的上空，破碎的钢铁、木头、人的肢体带着星星点点的火光四散飞去，落入黑沉沉的大海之中。
在方圆几十公里的海面上，福建空军的俯冲轰炸机向舰队冲下去，投掷炸弹，再拉升高度，然后再继续俯冲轰炸，轮番攻击；日军舰队的高射炮火越来越猛烈，整个舰队的上空已经全部被炮弹发射拖曳着轨迹覆盖住；被炸弹击中的军舰燃起熊熊大火，落空的炸弹不时在水面激起数十米高的水柱，倾覆的军舰慢慢向海底沉去，濒临绝境的水兵们发出声嘶力竭的叫喊，侥幸逃脱的人们抱着救生圈在满是油污和火光的海面上随浪飘动；曳光弹、炮弹和机枪子弹发出的闪光映红了整个天际，被地面炮火击中的轰炸机带着浓烟和火光摇摇晃晃地向大陆的方向坠落过去，有些则凌空爆炸，在天空中发出轰天巨响，变成一个耀眼的巨大火球，四散漂落。
短短十五分钟的空袭当中，福建空军以六架轰炸机的代价，换来击沉一艘巡洋舰、三艘驱逐舰，重创日军一艘战列舰，并炸毁了一艘航母的飞行甲板，日军联合舰队阵亡士兵人数为3403人（其中大部分葬身于被击沉的几艘战舰）。虽然福建空军把攻击重点放在日军航空母舰上面，但是由于航母强大的防空能力和日军其他舰只的全力掩护，没有取得预期的效果，使日军有机会展开反击行动。
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