讓淵田美津雄無奈的是，盡管埃塞克斯已中1條魚雷，看上去似乎影響不大，規避動作還很靈活，航速也保持在23節以上，接連3個彗星改攻擊組下去都讓對方成功避開。
迫不得已的他隻能選擇讓天山改把剩餘魚雷全釋放出來，然後争取形成混亂場面發動爆擊戰，此時檀香山号（布魯克林級）已奮不顧身上來封堵，8條呈扇形面展開的魚雷被該艦擋下2條，其餘5條偏出，埃塞克斯又中1條魚雷，海水大量湧入，傾斜加劇，趁美軍上下一片混亂的當口，最後一批彗星改撲下去投彈，該艦前後甲闆各中1顆炸彈，騰起沖天黑煙。
但讓所有人意料不到的情況出現了，埃塞克斯号明明已中2條魚雷再加2顆炸彈，但依然還漂浮在水面上，死活不肯沉沒，此時日軍飛機已把全部炸彈、魚雷都用盡，淵田美津雄無奈宣布結束任務，悻悻然地帶領剩餘飛機返航。
這一輪攻擊差點要了埃塞克斯老命，前甲闆艦橋附近的炸彈直接幹掉了200多名地勤和水兵，後甲闆落下的炸彈則把艦尾部炸成一片狼藉，兩條魚雷讓軍艦進水4000多噸，但靠損管前赴後繼的努力和逆天一般的運氣，這條新銳艦隊航母才沒直接沉沒。
不過此時軍艦速度下降到隻有8節，足迹蹒跚、搖搖欲墜，随時有傾覆的危險。
“長官，艦長建議我們更換旗艦。”
“撤退吧，打不過了。”哈爾西仰天長歎。
以尼米茨爲首的衆将狼狽不堪地登上救生艇轉移到阿拉巴馬号戰列艦上去，轉移過程中他默然無語，良久後才道：“撤退，盡可能保住埃塞克斯号！”
“已放出去的攻擊機群怎麽辦？”吉芬本想建議放棄任務直接返航，但看着暴跳如雷的哈爾西，沒把該意思表達出來。
“繼續執行任務并返航，盡可能去薩拉托加号降落，同時安排1-2條驅逐艦接應跳傘飛行員，把人都接回來，艦隊不能失去他們。”哈爾西下達命令。
“要通知去進攻西面的日軍艦隊麽？”吉芬再次提議。
尼米茨考慮再三後拒絕了，因爲部隊對西面的情況并不清楚，貿然前往隻能招來不必要的損失。
15時17分，村田重治率領日軍第四攻擊波從機動艦隊出發，這一波一共隻帶了53架飛機，冢原爲掩護機動艦隊，留下27架防空戰鬥機，此時遊擊艦隊上空一架防空戰鬥機也沒有，炮擊艦隊上空也隻有8架戰鬥機——聽說艦隊飛機損失較大，堀悌吉再次削減防空戰鬥機數量，最終隻留下8架。
第四波出發後15分鍾，埃塞克斯放飛的最後一批40架飛機組成的攻擊群抵達，27架零戰改使出渾身解數攔截，企圖攻擊瑞鶴号的飛機全被攔截，但意外很快發生了：一架TBF眼看俯沖轟炸機們在瑞鶴号方向占不到便宜，便瞅準空子對龍鳳号下手，雖然近十架TBF隻有這架飛機投下魚雷，而且該機很快也被擊落，但投下的魚雷卻不偏不倚擊中了龍鳳号艦舯部，并輕而易舉地進行穿透，隻有1萬多噸的龍鳳号經不起這種摧殘，大量進水傾斜，整條船像條死魚一樣飄蕩在上面。
“長官，龍鳳号保不住了。”
“棄船吧。”冢原看着零零落落退走的10餘架美軍飛機，苦笑道，“不知道淵田戰果如何，把這裏的情況告訴他，讓他去遊擊艦隊補充，把這裏能飛的攻擊機全調到角田那裏去。”
角田覺治已收到了情況報告，他一方面爲機動艦隊的損失感到吃驚，另一方面又震驚于埃塞克斯号的堅固，發狠似地對身邊人表示：“再打一次，一定要把埃塞克斯号送下海！”
16時48分，村田重治抵達戰場上空，他的使命是一定要找到并摧毀美軍2艘受重創的航母。但或許是連續執行任務的飛行員太多疲憊，第一時間沒找到尼米茨和哈爾西所在的大部隊，陰差陽錯下展開搜索，找到了另一方向上分開航行的新墨西哥号和薩拉托加号——他們身邊隻有不到6艘驅逐艦。
17時03分，太平洋艦隊老兵，自珍珠港戰役後就堅持在一線的薩拉托加号終于被3條魚雷擊沉在波濤洶湧的中太平洋裏，與其相伴的還有新墨西哥号，這艘艦齡将近30年的一戰老兵終于步了同級艦密西西比号、愛達荷号的後塵，其沉沒也宣告了該級戰列艦的完全覆滅。
17時59分，已成強弩之末的日軍湊出最後45架攻擊機準備去執行第五波進攻任務，想要最後解決埃塞克斯号，但冢原考慮再三，顧慮到返回時天色已太暗，飛行員又過于疲憊，很可能損失太大，不顧衆人勸說，放棄該輪進攻，但同意明日再打一次。
就在太平洋艦隊遭受重創時，塔拉瓦的美軍也到了最終時刻，在得知太平洋艦隊撤退，他們再也無法得到任何支援時，已損失将近一半兵力的美軍陸戰團士氣最終崩潰，于傍晚時分選擇了投降。
第二天清晨時分，草鹿任一哭喪着臉向堀悌吉報告整體戰況。
“長官，情況非常不好……”
“說吧，我有心理準備。”
“翔鶴号重創，預計需要維修5-6個月；瑞鶴号微創；龍鳳号、博爾紮諾号沉沒；貝亞恩号中創，需進塢大修，損失飛機近180架，飛行員（組）未歸隊者84人，幾無生還可能……榛名号……”
他剛說了一半，機要參謀悄悄遞給他一紙電文，草鹿任一看後臉色刷白，手都顫抖起來，半天後才道：“雪風号和時雨号發來電報，遭遇美軍潛艇，昨日率先脫離戰場去特魯克的榛名号于今日拂曉連中3雷，最終無力挽救，沉沒了……”
“榛名号無所謂，飛行員損失太令人心痛，戰損率超過了3成，本來還說帶他們都回去休整的……”堀悌吉歎了口氣，“打仗總有犧牲，算了……說下戰果吧。”
“擊沉美軍正規航母薩拉托加号，獨立級輕空母1艘，護航航母6艘，新墨西哥級戰列艦1艘，布魯克林級輕巡洋艦2艘，肯特級重巡洋艦1艘，不知名巡洋艦1艘，驅逐艦8-9艘，重創埃塞克斯号，可能還有其他一些戰果，不過具體不詳，擊落敵機近400架……”
美軍損失除面上統計的這些外，最痛徹心扉的是艦載機飛行員的損：刨除A艦隊，B艦隊一共200多人（組）飛行員損失率将近75%，其中有30多員（組）已在塔拉瓦島上成功迫降或跳傘，但因爲該島最終被日軍占領，這些人也連帶着成爲俘虜。如果加上A艦隊飛行員的損失，整支太平洋艦隊投入戰役的航空兵損失率高達86%——近乎全部打光。
除飛行員外，太平洋艦隊水兵的損失也不少，各艦加起來的人員損失高達3000多人，這還沒計算塔拉瓦、圖瓦盧上的陸軍和陸航損失。吉爾伯特戰役的勝利無論是戰略還是戰術上，勝利者都是聯合艦隊——雖然他們損失也不小。
堀悌吉聽完眼睛就亮起來了：“很好，這意味着太平洋艦隊主力目前隻剩下2艘南達科他級了，尼米茨接下去6-8個月隻能躲在珍珠港，其他什麽事也幹不了。”
“可我們也動不了，大鳳要到12月才能服役，瑞鶴至少也要休息1個月。”
“角田帶着2艘輕空母就足夠橫行了。”堀悌吉哈哈大笑起來，“我們不用去打夏威夷，弄支分艦隊就能截斷美軍的航運，沒了物資補充，澳新的美軍還能蹦跶麽？再退一步說，就算澳新勉強能維持，美軍還有能力幹涉印度局勢麽？”
草鹿任一想通了，轉憂爲喜。
“大家開心一點，我們是勝利者！戰役打完了，接下去就是回家。等回到本土，我請大家喝酒！一起喝個痛快，墨索裏尼首相送了我好幾瓶名貴紅酒呢。”堀悌吉意氣風發地揮揮手，寬慰衆人，“至少翔鶴還在不是？我早就準備送它進船廠修理并加裝彈射器；博爾紮諾本就是白來的，丢了也就丢了；龍鳳号有些可惜，不過還有貝亞恩号沖抵，完全可以。這完全是貨真價實的勝利，回去可不用把你們關在海軍醫院裏粉飾太平。”
這句調侃話一出，衆人全都哈哈大笑起來。
“我幫山本大臣幹了他當初想幹而沒幹成的事——全滅太平洋艦隊航母！”堀悌吉滿臉豪氣，“這還有什麽不滿足的？總不能不戰而屈人之兵吧？美國人要這麽弱，還稱得上兩洋霸主麽？”
司令塔裏所有人畢恭畢敬地敬禮：“我等謹爲長官賀！”
“諸位，登島吧，我們去看看陸戰隊堅守到底的地方……”
雖然陸戰隊接受美軍投降後第一時間就詢問了美方有關本軍俘虜和柴崎的下落，但美方無論官兵都表示不知道，推斷有可能直接喪生于炮火——屍骨無存，日軍傾向于接受這種解釋。
聽完美軍俘虜講述的有關塔拉瓦血戰的完整經過，并實地查看了雙方血戰的堡壘工事群，聽者無不動容長長歎了口氣，堀悌吉說道：“可惜了！是我的錯！我來晚了！收攏陣亡者骸骨，把他們帶回國，讓他們的英靈終得安甯！”
“奏樂！”
軍樂隊将激昂的《軍艦進行曲》演奏了起來，從第二阙開始，由堀悌吉帶頭，登陸的1000多名官兵放聲演唱：
……
屍随浪花浮海面；
踏過高山；
身自凋零沒野草；
吾爲君亡；
死而無憾！
太平洋上煤炭燃燒濃煙翻滾；
随風飄，與巨龍一起飛翔！
舷側重炮齊聲巨響，威震太平洋；
如雷灌耳突如電閃，勢如破萬竹；
跨萬裏之波濤；
……
“長官，是軍歌，海軍軍歌，是《軍艦進行曲》！”地洞裏的殘兵又哭又跳，幾欲發狂，“聯合艦隊打赢了！打赢了！來救我們了！”
“不會是敵人僞裝誘騙我們出去把？”
“不會，米英鬼畜哪裏會唱《軍艦進行曲》，這一定是我們自己人，自己人。”
柴崎無力地揮了揮手：“出去吧！再不去去，我們都得完蛋。”
“該死，地洞被大石頭封住了，挖不開！”有人大哭，“難道我們就這樣死在這裏？”
在聯合艦隊大規模炮擊塔拉瓦時，塔拉瓦日軍殘兵所在的地洞很幸運沒有直接挨上一發，否則直接就全部挂了，但其他地方的石頭和殘骸不可避免地蓋住了這裏。
“你們不是還有手雷麽，炸！炸！”
“炸不開啊。”
“笨蛋，誰讓你炸開的，弄出聲響就行。”
“轟隆”一聲悶聲悶氣的聲音傳了出來
“什麽聲音？”
“保護長官！”旁邊有人急得大喊，一堆尉、佐級參謀軍官将堀悌吉團團保護起來，差點沒把他給困死
“去看看，說不定還有殘留美軍，小心點！”堀悌吉喘着粗氣，交代手下，“戰鬥已經結束了，不要随意殺人，以人道主義爲主，俘虜即可。”
說是人道主義，陸戰隊直接把4号坦克給開了過去——誰知道藏着什麽。
半小時後，有人飛奔過來報信：“長官，好消息，好消息，柴崎将軍還活着，他和20幾個官兵困在一個地洞裏，不過狀态很差。””
“什麽？”堀悌吉大喜過望，“我過去看看。”
“軍醫，軍醫，招呼軍醫過來。”草鹿任一想了想又吩咐道，“把武藏号上的特效藥也拿來用，要快！”
堀悌吉趕到現場時，地洞已被掘開，尚能走路的官兵先被救援了起來，已不會走路的柴崎是被人擡出地洞的。
看到柴崎和掙紮在生死邊緣、渾身上下如同骷髅，幾乎與“活死人”無異的22名幸存官兵，堀悌吉深深彎腰低下頭去鞠躬：“鄙人堀悌吉，率聯合艦隊救援來遲，萬望海涵！諸君辛苦！”
周圍軍官全都低頭鞠躬：“我等救援來遲，非常抱歉！”
柴崎在擔架上舉起哆哆嗦嗦的手敬禮：“卑職柴崎惠次……奉命堅守塔拉瓦，力戰不支……兵敗喪師，請長官治罪……”
說罷就昏死過去……