12∶30分，美机飞临日舰上空，日军舰队排成菱形队形，“大和”号居中，巡洋舰和驱逐舰则在其四周，正以26节航速行进。当美机冲出低垂的云层，展开攻击时，“大和”上的24门27毫米高射炮和156门25毫米机关炮一起开火。同时，其他日舰也以全部炮火开始对空射击，一时间天空中炮声轰鸣，弹片横飞。美机冒着密集弹雨迅速占据有利的攻击阵位，从各个方向和角度投下了鱼雷和炸弹，战斗机则用机枪猛烈扫射，压制日舰的对空火力，美机攻击凶猛异常，“大和”号在舰长有贺幸作海军大佐指挥下，不断进行高速大角度机动，以规避呼啸而来的鱼雷、炸弹，但仍有1条鱼雷命中左舷前部，两枚225公斤炸弹在主桅杆后面爆炸，炸开了装甲厚实的舰尾雷达室，里面的官兵尽数被炸死，观测仪器全部被毁。“大和”号凭借着坚固的装甲防护，还没有受到重创，仍能以18节航速继续航行。
13∶35分，美军第二攻击波到达日舰上空，由于第五十八特混编队第四大队的飞机比其他两个大队的飞机晚起飞，因此这一攻击波不是集中攻击，而是分成几个波次进行的，持续不断的攻击反而使日军没有喘息之机，对美机的攻击疲于应付，让美机连连得手，美机的攻击有章有法，节奏分明。首先，战斗机扫射，压制日舰高射炮火，并乘机投下所携的炸弹；接着，鱼雷机集中对“大和”号左舷进行攻击，这时“大和”号航速大减，高射炮炮手多被美军战斗机消灭，不仅毫无还手之力，连招架之功也很勉强。
13∶37分，3条鱼雷命中“大和”号左舷，海水大量涌入，舰体开始左倾。7分钟后，又有两条鱼雷命中左舷，刚刚有所恢复的左倾再度加剧，而且舵机失灵，“大和”号升起了遇难旗，航速只剩下7节，甲板上到处是弹洞，被炸开的钢板四下翻卷，由于左倾已达15度，大口径高炮已经无法操纵，只有25毫米的机关炮还能勉强射击。
14∶02分，一批美机俯冲而下，投下的炸弹有3枚在左舷中部爆炸，使其左倾加大到35度。
14∶15分，又有1条鱼雷击中左舷中部，伤痕遍体的“大和”号再也经受不住，左倾达到80度，甲板几乎与海面垂直，终于在14∶20分倾覆沉没。460毫米前主炮炮膛里的炮弹滑落下来，撞穿了弹药舱甲板，引爆了舱中的炮弹，剧烈的爆炸简直将“大和”号舰体炸断，烈焰冲天而起，翻滚的蘑菇状烟柱竟高达1000米，甚至连110海里外鹿儿岛的居民都看到了大爆炸的火光与浓烟，海面上顿时出现一个深达50米的旋涡。
不多时，后主炮炮塔里的弹药也在水下爆炸，钢铁的碎片从水下飞溅而出，爆炸的气浪使海面上挣扎的水兵都感到一阵窒息。伊藤中将和有贺大佐以下2498名舰员随舰葬身海底，只有269人获救。
作为日本海军联合舰队的象征，排水量6．8万吨的巨型战列舰“大和”号的沉没，标志着联合舰队的彻底覆没，同时，也宣告了巨舰大炮主义的彻底破产。
在美军攻击“大和”号的同时，部分美机也对“矢矧”号巡洋舰和其他驱逐舰发动了攻击，“矢矧”号已经丧失了机动能力，美军轰炸机和鱼雷机进行的攻击，动作漂亮、出色，简直是教科书式的表演。“矢矧”号累计被击中7条鱼雷和12枚炸弹，于14∶05分倾覆沉没。
“矶风”号、“朝霞”号和“霞”号驱逐舰也先后遭到重创，不得不自行凿沉。
当“大和”号沉没后，第四十一驱逐舰大队大队长吉田正义大佐接替指挥，他一面组织残余舰只打捞落水人员，一面向联合舰队司令发电报告战况并请示下一步行动指示。16∶39分，联合舰队司令丰田鉴于预期计划已无法实现，决定终止海上特攻，吉田随即率领余下的4艘驱逐舰带着创伤，于8日回到了佐世保基地。
美军的战列舰、巡洋舰编队还未投入战斗，日军的这支海上特攻舰队就被美军舰载机所消灭，美军共出动舰载机386架次，其中战斗机180架次，轰炸机75架次，鱼雷机131架次，被日舰击落10架。
日本海军在冲绳海域活动的11艘潜艇，由于美军反潜兵力雄厚，警戒严密，未获任何战果反被击沉8艘。至此，日本海军对冲绳岛守军的支援均告失利，虽然其空中特攻作战给美军造成不小的损失，但对整个登陆战役，起不到决定性的作用。
冲绳岛上的地面战斗在4月8日前，一直比较顺利。4月4日，美军陆战一师和陆战六师攻占中部地区，将日军分割为南北两部分后，美军就兵分两路，海军陆战队第三军向北，第二十四军向南，逐步推进。
北面的第三军在到达冲绳岛颈部前，只遇到微弱的抵抗，直到4月8日才开始遇到日军顽强抵抗，至18日将北半部日军基本肃清。陆战一师到达有铭湾，陆战六师则到达最北面的边户崎，并于4月21日全部占领冲绳岛北部地区。
但陆军第二十四军对南部地区的进攻却非常艰难，因为日军在冲绳岛的主力就部署在南部，而且充分利用悬崖峭壁、深沟高谷等险峻地形构筑起坚固隐蔽的防御工事，所以美军进展极其缓慢。牛岛原本在大本营的一再督促下，准备于4月8日发动对机场总反击。但在4月7日下午，发现那霸附近海面有美军数百艘舰船活动，牛岛担心美军会从反击部队的侧后实施登陆，加上他本来对这次反击就不积极，正好以此为借口取消了反击，而将全部兵力用于依托工事进行坚守防御，给第二十四军造成了很大困难。
四、南门洞开牛岛满剖腹自杀
4月13日，星期五，黑色的日子，美国总统罗斯福在佐治亚州温泉逝世。美军上至上将司令，下至普通一兵，无不感到震惊和悲痛。尼米兹以太平洋战区全体官兵的名义向罗斯福夫人发去了唁电。
日军则乘机大作文章，大肆散播题为“美国的悲剧”的传单，声称特攻作战将击沉美军所有战舰，并使无数人成为孤儿。日军大本营急不可耐地催促牛岛抓住时机发动反击，在大本营的一再命令下，牛岛发动了反击，但他并没按照大本营的指示投入全部力量，而是保留了相当部分的兵力，只投入了部分兵力对嘉数高地的美军进行反扑，日军先以敢死队员怀抱炸药采取自杀攻击方法炸毁美军坦克，再对失去坦克掩护的美军步兵发起冲锋，美军在日军冲击下，节节败退，死伤将近5000人，全凭后续部队的重炮和海、空优势火力才将日军的攻势遏制住。
4月19日，美二十四军3个师从那霸以北约6.5公里处发动大规模进攻。5：40分，海军的6艘战列舰、6艘巡洋舰和8艘驱逐舰先对日军阵地进行猛烈炮击；6时，陆军27个炮兵营对日军阵地进行了长达40分钟的炮击，共发射了1.9万发炮弹；接着海军和陆战队的650架飞机也对日军阵地实施了航空火力准备，投下大量的炸弹和凝固汽油弹。
在这样猛烈持续的火力打击后，二十四军发起了进攻，但日军利用坑道躲避美军的轰击，当美军炮火开始延伸、地面部队展开攻击时，才进入阵地迎战，因此美军的攻势一次次被瓦解。日军拼死顽抗，每一个山头，每一个碉堡，每一个坑道，甚至每一块岩石，美军都必须经过多次血战，才能夺取下来。激烈的战斗整整进行了5天，美军的进展总共也不过数米！一切就像是硫磺岛战斗的重现，只是日军的兵力和要争夺的面积更多而已。性格暴躁的特纳对陆军的缓慢进展大为不满，甚至公然指责第十集团军司令巴克纳的指挥和战术，引起了陆、海军军种之间的争执。
为避免引发不必要的陆、海军之间的矛盾，尼米兹邀请美海军陆战队司令范德格里夫特上将和他一起去视察冲绳岛。因为南线的陆军部队几天来毫无进展，局势不容乐观，尼米兹觉得有必要进行干预。
4月22日，尼米兹和范德格里夫特搭乘C—47运输机在12架战斗机护卫下飞往冲绳岛。次日，尼米兹、范德格里夫特和斯普鲁恩斯在冲绳岛美军已占领地区视察，并与陆军指挥官讨论目前战局。尼米兹有些怀疑陆军采取按部就班的战术缓慢推进只是为了减少其伤亡，而根本不顾海军在冲绳海域支援编队的安危。因此他要求陆军加快推进速度，以便使支援编队从令人生畏的日军自杀特攻中尽早脱身。但第十集团军司令巴克纳表示这是一次地面作战，言下之意是冲绳岛上的战斗是陆军的事，不需要海军插手。尼米兹立即冷冷回敬：“是的，这是一次地面作战，但我每天损失一艘半军舰，所以，如果5天里不能取得突破，我将抽调别的部队来。”在海军的强烈要求下，巴克纳决定将陆战一师和陆战六师调到南线加强正面进攻，而不是范德格里夫特在日军侧后实施登陆的方案，他的这一意见得到了尼米兹的同意。