Aunque los japoneses infligieron bajas importantes a los estadounidenses, sus propias pérdidas les impidieron ejecutar la Operación Mo, la invasión de Port Moresby.

Después de derrotar al Imperio Chino en la Primera Guerra Sino-Japonesa y al Imperio ruso en la Guerra Ruso-Japonesa, la pequeña nación asiática ocupó Formosa, Corea y fue extendiendo su influencia por el norte de China.

En 1937, estalló la segunda guerra sino-japonesa, y Japón inició un avance hacia el sur, apoderándose de la Indochina francesa en 1940.

Haciendo uso del factor sorpresa, Japón pudo ocupar Filipinas, Malasia, Hong Kong y las Indias Orientales Neerlandesas.

En este punto, la mayor pérdida registrada por la Armada era un destructor, y oficiales navales llegaron a sugerir futuras operaciones contra Hawái, Australia e India.

El general Moritake Tanabe, del Ejército Imperial Japonés, se opuso al plan de la Armada.

El Ejército deseaba fortalecer las ganancias con una poderosa red defensiva y daba prioridad a la guerra en China.

El debate continuó por dos semanas, hasta que el Ejército y la Armada llegaron a un acuerdo.

Se planificó entonces la Operación Mo, cuyo objetivo era desembarcar tropas en el pequeño pueblo de Port Moresby.

Nueva Guinea estaba ocupada casi en su totalidad por Japón, excepto en el sureste, donde se encontraba el pueblo, defendido por tropas australianas.

Una fuerza naval pequeña cubría directamente el desembarco, pero a la distancia se encontraba otra flota compuesta por cuatro cruceros pesados, un destructor y un portaaviones ligero, el Shōhō, al mando del contraalmirante Aritomo Gotō.

[15]​ Este retraso previno que los dos portaaviones nipones de Takagi atacaran al Yorktown.

Durante el 5 de mayo, Fletcher pasó el resto del día abasteciendo a su flota; ya que estaba convencido de que la flota nipona estaría muy al noroeste, rumbo a Port Moresby.

[17]​ Sin suficientes aviones de reserva para hacer frente a un posible ataque japonés, los portaaviones eran vulnerables; el almirante Fletcher montó en cólera y exclamó: Sin embargo, los estadounidenses tuvieron suerte, ya que simultáneamente un avión del Takagi detectó al petrolero USS Neosho y al destructor USS Sims.

[19]​ En realidad, varios bombarderos se encontraban cerca, pero se habían retrasado en espera de los más lentos torpederos TBD Devastators, ya que las regulaciones dictaban que la segunda ola de ataque debía ser mixta.

Intentando hacer despegar sus aviones, el portaaviones no eludió los torpedos, y la mitad de estos alcanzaron el objetivo, un resultado superior al promedio.

Estos aviones lograron arrojar once bombas sobre el Shōhō, que recibió también dos torpedos más.

En menos de diez minutos los aviones del Lexington y el Yorktown habían hundido al Shōhō.

Takagi decidió esperar hasta la noche para intentar realizar un ataque nocturno, una estrategia que le había dado buenos resultados en la batalla del mar de Java.

[20]​ No lograron encontrar a Fletcher, pero al regresar fueron atacados por cazas estadounidenses, que derribaron nueve aviones.

Los incendios en la cubierta del Shokaku lograron ser controlados, pero ya no podía lanzar aviones.

[1]​ Sin embargo, a las 12:45 horas del mediodía, dos explosiones en el Lexington iniciaron nuevos incendios, que no pudieron ser controlados.

Una vez que fueron evacuados todos los tripulantes, el destructor USS Phelps disparó cuatro torpedos contra el portaaviones, para acelerar su hundimiento.

Fletcher decidió abandonar la idea de perseguir a los navíos japoneses restantes y se retiró al sureste.

[1]​ Sin embargo, desde Japón, un enfurecido almirante Isoroku Yamamoto anuló las disposiciones de Inoue, ordenándole localizar y destruir los buques estadounidenses supervivientes.

[25]​ Considerando que el Yorktown no podía intervenir, Hara pudo haber traspasado aviones del Shokaku al Zuikaku, para compensar las pérdidas, y proteger los transportes.

No obstante, los japoneses no renunciaron a la conquista de Port Moresby: poco después intentaron realizar un ataque terrestre, que desembocó en la batalla del camino de Kokoda, con resultado adverso para Japón.