当“英俊战士”机群向日舰冲去时，曾从高空突然下雨一样地落下许多油箱。油箱掉入海里后，乒乒乓乓地激起巨大浪花，对低空飞行的飞行员造成了严重的视线阻碍。
这是P-38战斗机群抛下的副油箱。当时它们正在“英俊战士”头顶护航，并准备在爬升后与担任舰队掩护任务的日军“零”式格斗，抛掉副油箱是为了增强机动性，却无意中给低空作战的己方战机带来了意外之险。
P-38“闪电”式是一种高空高速的双发战斗机。在欧洲战场上，P-38不太受欢迎，原因是与德军性能最好的战斗机相比，缺乏对抗能力，但自1942年底加入美澳空军后，这朵野百合终于迎来了自己的春天。
P-38的空中机动性固然不如“零”式，不过其爬升率和俯冲速度都优于“零”式，且机头火力密集，只要避免与“零”式在空中缠斗，就可以对防护能力较弱的敌机进行毁灭性打击。在日军飞行员中，P-38另有绰号：双胴恶魔。
28架P-38组成的“恶魔方阵”与“零”式进行了对拼。参战的P-38飞行员琼斯中尉用一次长点射，打烂了一架“零”式的机身，这架“零”式随后便失去控制，拖着一道浓浓的黑烟垂直栽了下去。
空战中，“零”式被击落六到十架，盟军只损失了三架P-38。“恶魔方阵”的阻击，使“零”式分身乏术，无暇再去攻击或干扰盟军的轰炸机群。琼斯回顾道：“俾斯麦海之战的特别之处在于，这是一场在海上交战，由空中决胜的地面战役。”
日军对盟军的低空轰炸技术感到十分震惊：B-25一共投掷37发500磅炸弹，17发命中目标。20架A-20投掷20发500磅炸弹，命中11发。高空的B-17也报告命中5发，只是未能得到事后验证。
密集的低空攻击，甚至使驱逐舰都无法规避。少数轰炸机因炸弹挂架发生故障而无法投弹，就用机载机枪对敌舰进行扫射，在令敌舰甲板发生爆炸并起火后，它们又寻找其他目标攻击，直到弹药耗尽。
日军防空火力在很大程度上近乎无效，仅击中并迫使一架B-25坠毁。受损的另外一架B-25是因为与敌舰桅杆撞了一下，最后仍得以安全着陆。
盟军飞机向日军运输舰发起猛烈空袭。飞机打运输舰，相当于在游戏里面开了外挂，高兴怎么打就怎么打，而对方根本不知道怎么还手
海面上的日舰乱作一团，争相躲避低空进袭的轰炸机群，整个舰队都陷入了火海之中。16艘舰船中只有一艘驱逐舰未被击中，所有运输舰都燃烧着冲天大火，不是在徐徐下沉就是在持续爆炸，船上的日军士兵则争先恐后地跳进海里逃生。
俾斯麦海成了日军的灾难之海。当盟军低空攻击机群投掷完炸弹重新爬升时，它们所经过的海面上一片狼藉，到处都是挣扎晃动的人头，以及随波漂流的补给物资。
下午1点，盟军战机上再次在沃德·亨特海角上空集结，实施第二次攻击。整个空袭行动持续了一整天，中间的短暂停歇，是因为机群需要返回基地加油挂弹。
当天黄昏，日军四艘驱逐舰沉没，全部八艘运输舰或沉或瘫，残余的四艘驱逐舰打捞起尽可能多的幸存者，趁着盟军下一轮打击尚未到来，匆忙向北撤往拉包尔。
日军驱逐舰撤得很及时，虽然晚上盟军空军无能为力，海军却完全可以过来倒腾两下，驻于新几内亚东海岸的鱼雷快艇分队赶到了俾斯麦海域。
鱼雷快艇分队共有10艘PT艇（即巡逻鱼雷快艇），两艘碰到水面的船只残片受损，被迫先行返航，其他快艇来回兜了一圈，只发现一艘被丢弃的运输舰“大井川丸”号孤零零地在水面漂浮着。
太不好玩了。水手们百无聊赖，只得给“大井川丸”号饯行，用两枚鱼雷将它送入海底。
随后的几天里，盟军飞机的攻击重点发生转移，它们联合鱼雷艇群，在俾斯麦海域来回巡逻，搜索海面上漂浮的日军幸存者及用以救援的折叠艇、快艇，然后用机枪、炸弹毫不留情地予以击杀和击沉。在这一过程中，即便B-17也降至距海面50英尺的高度，对落水日军进行扫射。
血水引来大量鲨鱼，使得俾斯麦海变得更加恐怖，执行如此血腥而残忍的任务，让很多飞行员觉得非常难受。
在白天的空战中，曾有一架盟军的B-17被击中，机组人员在跳伞时遭到日军战斗机的机枪扫射。有人据此认为，盟军在进行以牙还牙式的报复，但从军事上讲，这么做其实有其必要性——如果让救生艇靠岸，或任由惯于负隅顽抗而拒不投降的日本兵游到岸上，将极大地增加盟军地面作战的难度，并给沿岸防守薄弱的盟军阵地造成严重威胁。
一名澳军“英俊战士”飞行员说：“我们乐于执行这项工作。在海中每射杀一名日本人，都意味着地面上我们的陆军战友要少面对一个敌人。”
最终，日军运输舰队搭载的第51师团主力遭到灭顶之灾，6900名士兵中共有3664人丧生，落水士兵中能躲过暴晒、饥渴、扫射、轰炸和鲨鱼，并漂到岸边抵达莱城的，只有约800人。
俾斯麦海的胜利对日军士气造成极大打击。俾斯麦海战结束两个星期后，日军大本营发布命令，要求所有南方战区的日军士兵必须学会游泳，这一命令被认为是俾斯麦海战造成的影响之一。
“没有比俾斯麦海之战的结果更为令人震惊的事情了。”低落的情绪弥漫于日本海陆军将校之中，很多军官都开始怀疑日本最后能否取得太平洋战争的胜利。一名日军驱逐舰舰长说：“在如此令人沮丧的事件中，我们第一次认识到在强大的敌人面前，我们毫无还手之力。”
就在俾斯麦海战决出胜负的当天午夜，肯尼唤醒麦克阿瑟，向他报告了这一好消息。麦克阿瑟听到后，欣喜之情溢于言表，肯尼从来没有见他那么兴高采烈过。
麦克阿瑟形容俾斯麦海战是西南战区一次“决定性空中进攻作战”。他亲自给飞行员们草拟了一份祝贺公报：“作为一次最彻底的歼灭战，它将载入史册。我在你们全体人员身上所感到的骄傲和满足，是永无止境的。”
如果说米尔恩湾保卫战对新几内亚战役而言，相当于珊瑚海海战对太平洋战争，那么俾斯麦海之战无疑就是新几内亚的中途岛，至此，长期积压在澳大利亚人心头的恐惧感一扫而光。
在澳大利亚总理柯廷举办的致谢宴会上，麦克阿瑟激情澎湃：“当我来到贵国时，我曾对菲律宾人民说，我还要回来。今天，我在这里还要重申一遍我的诺言，我一定要把菲律宾及其附近岛屿，从敌人手中夺过来，恢复那里人民的自由！”
为了这个诺言，他将宣告一个新战术时代的到来。