美機(jī)分成攻擊機(jī)群和掩護(hù)機(jī)群分別爬升到不同高度。９時(shí)３３分１０秒，機(jī)群穿過布干維爾島的綠色海岸線，進(jìn)入林海上空飛行。９時(shí)３４分１７秒，卡伊里灣以北３５海里上空出現(xiàn)了兩架三菱Ⅰ型雙引擎轟炸機(jī)，并有６架零式戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航。米切爾的掩護(hù)機(jī)群立即爬上２萬英尺高空，以引逗零式戰(zhàn)斗機(jī)。護(hù)航的日本戰(zhàn)斗機(jī)果然上當(dāng)，離開轟炸機(jī)，向高空的美國機(jī)群追了上去。此時(shí)，擔(dān)任攻擊任務(wù)的蘭菲爾機(jī)群立即加大油門，向山本座機(jī)猛撲過去。瞬間，蘭菲爾離山本座機(jī)只有１．５公里了。

　　此時(shí)，日本戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)現(xiàn)上當(dāng)，急忙全速俯沖下來，企圖插到蘭菲爾和山本座機(jī)之間，阻止對山本座機(jī)的攻擊。蘭菲爾也發(fā)現(xiàn)了對手，并立即向日本戰(zhàn)斗機(jī)迎面沖去，就在兩機(jī)幾乎撞上的一瞬間，蘭菲爾按下了炮鈕，日本戰(zhàn)斗機(jī)拖著濃煙從他的視野中消失了。這時(shí)，米切爾從高空向蘭菲爾緊急呼叫：“湯姆，別管零式，盯住轟炸機(jī)，打掉轟炸機(jī)！”兩架日本轟炸機(jī)降低高度，掠樹梢飛行，企圖逃跑。蘭菲爾緊追山本座機(jī)不放。美國攻擊機(jī)群的其它飛機(jī)，因?yàn)樗Σ坏粜掳惭b的特大副油箱而退到空戰(zhàn)圈外。

　　此時(shí)，只能靠蘭菲爾和他的僚機(jī)巴伯的攻擊了。蘭菲爾已經(jīng)瞄準(zhǔn)山本座機(jī)了，日本戰(zhàn)斗機(jī)還在企圖掩護(hù)座機(jī)，但是為時(shí)已晚。手急眼快的蘭菲爾連續(xù)發(fā)射了一長串２０毫米機(jī)關(guān)炮彈，他打得非常準(zhǔn)，山本座機(jī)的右引擎、右機(jī)翼中彈，爆炸起火。因座機(jī)在低空飛行，降落傘也無濟(jì)于事了。

　　當(dāng)山本座機(jī)向卡伊里灣岸邊的叢林栽下去的時(shí)候，蘭菲爾繼續(xù)對準(zhǔn)它猛烈射擊。山本座機(jī)的兩翼折斷，在離卡伊里灣幾英里的叢林中墜毀了。這時(shí)又有兩架零式機(jī)緊緊盯住了蘭菲爾的飛機(jī)并向他開火，蘭菲爾猛然把機(jī)頭拉起，方向舵上，留下了兩個(gè)彈痕。

　　巴伯朝另一架轟炸機(jī)猛烈開火，掩護(hù)機(jī)群的霍姆斯也沖了上來，向轟炸機(jī)開火。被打斷了垂直尾翼的轟炸機(jī)向海面墜落下去。此時(shí)是９時(shí)３８分９秒，整個(gè)戰(zhàn)斗不到４分鐘。帶隊(duì)長機(jī)米切爾少校下令：“返航！”布干維爾島上空又恢復(fù)了平靜。第二天，駐在阿庫村的日軍，奉命在叢林中開出一條小路，尋找座機(jī)殘骸。他們發(fā)現(xiàn)了墜毀的飛機(jī)。山本五十六大將依然被皮帶縛在座椅上。頭部中彈的山本仍挺著胸，握著佩刀，但垂下了頭。

　　日本當(dāng)局將山本的死訊封鎖了３４天。

　　５月２１日東京電臺才宣布“山本壯烈犧牲”的消息。

　　６月５日，舉行了百萬人參加的葬禮。

　　蘭菲爾因戰(zhàn)功卓著而晉升為上尉，并收到羅斯福總統(tǒng)的賀電。但為了嚴(yán)守破譯日本密碼的機(jī)密，美國方面一直嚴(yán)令參戰(zhàn)者對有關(guān)情況保密，并在事后連續(xù)多日向布干維爾島地區(qū)出動多批飛機(jī)，目的是要日本相信，擊落山本座機(jī)，純屬偶然事件。