號”又躲開了敵岸基轟炸機的攻擊。“利根號”重巡洋艦在17點20分遭到三架俯衝轟炸機攻擊；17點28分，又遭到九架俯衝轟炸機攻擊；然後，18點18分，遭到三架岸基轟炸機攻擊，但都未擊中。“築摩號”重巡洋艦在17點32分遭到九架俯衝轟炸機攻擊；17點45分，遭到一架俯衝轟炸機攻擊，18點10分，遭到三架岸基轟炸機攻擊，但也都避開了。
21點23分，“飛龍號”最後完全失去航速，開始傾斜，由於不斷進水，傾斜到十五度。滅火泵受損已不能使用了；舵機也是如此。後來修好了一架滅火泵，拚命地用它來滅火。就在這當中，“飛龍號”又遭到幾架B—17轟炸機攻擊，但未中彈。
第十驅逐艦分隊司令阿部俊雄海軍大佐的旗艦“風雲號”勇敢地和巧妙地開到燃燒中的航空母艦旁邊，來協助滅火，並為艱苦奮戰的艦員提供食物和飲水。“夕雲號”驅逐艦則在旁警戒。
兩次企圖進入機艙的拚死努力都失敗了。最後，到情況已很明顯無法拯救這艘軍艦時，山口海軍少將通過“風雲號”驅逐艦向南雲海軍中將報告，他已命令“飛龍號”艦員棄艦。6月5日2點30分，山口海軍少將指示加末艦長，召集全體艦員到艙麵集合。山口海軍少將對集合在甲板上的大約八百名能應召前來的艦員最後訓話說：
“我身為這個航空母艦戰隊司令官，對‘飛龍號’和‘蒼龍號’的損失負全部責任。我將與本艦共存亡。我命令你們全體離艦，繼續為天皇陛下效忠。”
山口海軍少將的幕僚請求跟他一起留在艦上，但被山口堅決拒絕了。他們隻好忍痛向停在一旁的“風雲號”驅逐艦轉移。臨別前，他們從就在身旁的一個淡水桶裡倒了一杯淡水，山口海軍少將同他的幕僚用這杯水黯然飲別。首席參謀伊藤海軍中佐問他，是否有什麼遺言要托付給他。山口說，沒有，隨手把他的黑色戰鬥帽遞給了伊藤，作為紀念品。山口把伊藤帶著的一塊布要過來以便把自己綁在艦橋上，這樣就確保可以同“飛龍號”一起沉到海底。
加來艦長決意要留下來，因此他懇求山口司令官離艦。山口會心地笑了一笑，但搖了搖頭堅決拒絕了加來的請求。一輪皎月照耀在殘破的航空母艦的甲板上，這兩位指揮官跟他們的部下訣別了。
“飛龍號”的幸存人員已開始向“風雲號”轉移。這時，第十驅逐艦分隊司令阿部海軍大佐親自來到“飛龍號”上，再三請求山口海軍少將和加來艦長離艦，但沒有達到目的。最後一批人員離開“飛龍號”後，山口和加來登上艦橋，人們最後看到他們在向長時期以來在他們手下服役的人們招手訣別。
“風雲號”和“夕雲號”驅逐艦於是離開了“飛龍號”，遵照山口海軍少將的最後指示，阿部海軍大佐下令擊沉“飛龍號”。5點10分，“風雲號”和“夕雲號”向“飛龍號”發射了魚雷，在一陣震耳欲聾的爆炸聲後，這艘龐大的航空母艦開始下沉。東方剛剛開始發白，阿部海軍大佐看到魚雷爆炸後，相信他的任務已經完成，隨即命令這兩艘驅逐艦撤離。5點40分，“大和號”收到阿部海軍大佐的報告稱，“飛龍號”已被擊沉，地點北緯31°38′，西經178°51′。但一小時二十分鐘後，派到東麵尋找南雲部隊的“鳳翔號”輕型航空母艦的一架偵察機發現，“飛龍號”仍然漂在水上。這架飛機報告說，它看到“飛龍號”上還有人，並對這艘仍然冒著煙的被棄軍艦拍了幾張照片。
山本海軍大將接到這個消息後轉給南雲，命令他核實，並儘一切努力援救活著的人。南雲海軍中將立即派“穀風號”驅逐艦執行這個任務，並派一架“長良號”旗艦的水上飛機協助尋找“飛龍號”。但是，再也看不到“飛龍號”了(據本書日文版第224頁載：“飛龍號”於6月4日17點30分(日本時間6月5日14點30分)中彈，6月5日8點20分(日本時間6月6日5點20分)沉沒。——譯者)。
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根據戰後美國資料，現在知道“飛龍號”一直到8點20分左右才沉沒。甲板上的那些人是機艙人員。阿部的驅逐艦發射的魚雷恰好把下麵甲板炸開一條出路，奇跡般地使這些人從船的下層逃了出來。“飛龍號”沉沒後，他們漂在水上，後來被一艘美國軍艦救走。“飛龍號”在這次最後作戰中，除自願與艦共存亡的兩位指揮官外，一共有四百一十六名艦員喪生。
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