13时35分，美军第2攻击波到达日舰上空，由于第58特混编队第4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。13时37分，三枚鱼雷命中左舷，海水大量涌入，舰体开始左倾，“大和”号有完善而庞大的注排水系统可以迅速消除舰体倾斜，但一枚450公斤炸弹正巧命中了注排水控制舱，将所有的调节阀门炸毁，无法进行排水，只得采取向右舷对称注水的办法，舰长甚至不等右舷最大的舱室主机舱和主锅炉舱的人员撤出就下令注水，两个舱室数百官兵很快被汹涌而入的海水淹死，总共向右舷注入了3000吨海水，牺牲了数百名舰员和全舰一半的动力，致使“大和”号只能使用左舷一半的动力运转，航速锐减，再也无法进行有效的机动。但美机的攻击并没有停止，7分钟后，又有两枚鱼雷命中左舷，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。14时02分，一批美机俯冲而下，投下的炸弹有三枚在左舷中部爆炸，使其左倾加大到35度。14时07分，一枚鱼雷击中右舷，此时“大和”号已完全丧失了机动能力。14时12分，4架美军鱼雷机投下的鱼雷有两枚命中左舷中部和后部。“大和”号升起了紧急求救信号旗，通知驱逐舰靠帮接走舰员。很多舰员不等舰长下达弃舰命令就自行跳海逃生。14时15分，又有一枚鱼雷击中左舷中部，随后，“大和”号于14时20分倾覆沉没。
在美军攻击“大和”号的同时，部分美机也对“矢矧”号巡洋舰和驱逐舰发动了攻击，“矢矧”号已经丧失了机动能力，“矢矧”号累计被击中7枚鱼雷和12枚炸弹，于14时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。
16时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。
至此，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，但扭转不了整个登陆战役的最后结局。
■地面战斗
冲绳岛上的地面战斗在4月8日前一直比较顺利，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1师到达有铭湾，陆战6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。
4月16日，攻占庆良间列岛的第77师在冲绳岛西面的伊江岛登陆，经过五天的战斗，于21日将该岛占领。
由于日军在冲绳岛的主力部署在南部，为此，陆军第24军对南部地区的进攻非常艰难。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24军造成了很大困难。
4月9日，由于24军遭到了顽强抵抗，推进严重受阻，美军只得将留船预备队第27师投入南线作战。
4月13日，美国总统罗斯福在佐治亚州温泉逝世。日军便利用这一噩耗大作文章，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，美军凭后续部队的重炮和海空优势火力才将日军攻势遏制，死伤近5000。
4月19日，美24军3个师从那霸以北约6.5公里处发动大规模进攻，5时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，24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。日军充分显示了其顽强的战斗意志，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五天，美军的进展总共也不过数米！
4月6日，美海军陆战队司令范德格里夫特上将到达关岛，准备视察在冲绳岛作战的海军陆战队，但尼米兹认为目前冲绳岛上陆军进展缓慢，怕引发不必要的陆海军之间的矛盾，暂时不宜前去。因此建议他先视察关岛和硫磺岛的部队。当范德格里夫特在硫磺岛的视察结束后，尼米兹却邀请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，第二天日，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。但第10集团军司令巴克纳却认为这是陆军的事，不需要海军插手。最后，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。
美军推进至日军主要防线约4500米前，双方陷入僵持，巴克纳乘机调整部署，将北部的陆战1师和陆战6师调到南线，而将南线的第27师调到北半岛，接替两个陆战师的防务；攻占伊江岛的第77师接替96师，投入南线；96师则休整10天，再替换第7师休整。美军完成调整后，以4个师展开攻击，采取两翼包抄战术，迂回夹击日军主要防线，以加快作战进程。
4月24日，美军终于取得了进展，克服了日军的顽强抵抗，突破了牧港防线。
5月4日，牛岛见美军步步进逼，为争取主动，发动了孤注一掷的总反攻，以部分兵力由驳船运送在美军战线后方海岸实施登陆，配合主力从正面发动的攻击，但由于得不到海空军的有力支援，登陆部队在航进途中被美军发现，随即遭到驱逐舰和地面炮火的轰击，还未上岸就被消灭了。可以说牛岛这次反击得不偿失，不仅损失了大量人员，而且还消耗了大量的弹药，严重影响了日后的作战。
5月8日，纳粹德国宣布战败投降，冲绳海面的每一艘美军军舰向日军阵地发射三发炮弹，以示祝贺。后面的美日战斗发展成这样一种模式：日军先是凭险死守，接着美军在猛烈火力支援下取得突破，日军后撤到下一道防线再死守，如此日军防区逐渐缩小。
美军占领了冲绳岛上的嘉手纳和读谷两处机场后，迅速进驻了大量战斗机部队，并以该两处机场为基地频繁出击。日军曾多次试图组织反击夺回机场，但均未成功。最终日军决定实施空降突击，机降一支敢死空降分队，破坏机场设施，摧毁机场上停放的飞机，然后利用空降突击的战果，发动一次航空兵的大规模攻击。
这次作战由联合舰队司令丰田指挥，从陆军伞兵第一旅抽调了120名精锐官兵组成空降分队，由奥山少佐任分队长，代号为“义烈空降队”，由12架97式轰炸机运送，作战代号“义号作战”。5月19日，奥山和各小队队长以及飞行队长讨论了作战方案，决定奥山指挥三个小队搭乘8架飞机攻击读谷机场，渡边大尉则率领两个小队搭乘4架飞机攻击嘉手纳机场，定于5月23日发起攻击。后因天气原因推迟到5月24日。当天18时40分，运载“义烈空降队”的12架飞机陆续起飞，途中有4架飞机因故障返航或迫降，另有4架飞机在接近冲绳岛时被美军击落，机上所载人员全部丧生，只有四架于22时抵达目的地，日机以机腹着陆方式在机场上降落，突击队员不等飞机完全停稳，就从机舱中跳下，向机场上停放的飞机投掷手榴弹和燃烧弹，顿时两处机场都燃起冲天大火，美军守备部队这才反应过来，急忙开火还击，经过短暂交战，在两处机场上降落的突击队员连同机组人员共56人，全被消灭，美军亡2人，伤18人，有7架飞机被击毁，26架飞机被击伤，还有7万余加仑的航空汽油被烧毁，损失巨大。
冲绳岛上的激战仍在进行，美军于5月27日攻占了那霸，并继续向冲绳岛的首府首里城攻击前进。5月31日，美军终于取得了重大进展，突破了日军核心防御地带首里防线，海军陆战队攻入了已是一片废墟的首里城。这让第10集团军司令巴克纳满心欢喜。
牛岛率余部后退了约十公里，退到岛南端精心准备的最后防线，这是由两座山峰构成的天然屏障，地势崎岖险峻，日军充分利用地形，筑有巧妙隐蔽的炮位和坑道工事，牛岛决心以此为依托，战至最后一兵一卒。因此日军的抵抗非常顽强，美军主要依靠喷火坦克开路，不少浑身着火的日军冲出阵地，抱住美军士兵同归于尽，美军前进每一米依然非常艰难，面对日军更加疯狂的抵抗，美军还以更猛烈的炮火，美军的海陆空密集火力对日军据守的岛南部几平方公里地区进行了最猛烈的轰击，日军虽然只剩下三万余人，大炮也损失过半，弹药更是所剩无几，但仍是死战不退。
6月3日，哈尔西急于从被动挨打的冲绳海域脱身，一面在冲绳群岛各岛屿设立雷达站，形成早期预警雷达网；一面从菲律宾调来了部分海军陆战队航空兵的战斗机部队，进驻冲绳岛机场。然后亲率第38特混编队北进，袭击日军在九州地区的航空基地。
6月4日，美军陆战六师的两个团在那霸西南的小禄半岛登陆，迂回攻击日军侧背。
6月8日，美军第38特混编队再次北上，空袭日军在九州地区的航空基地，随后哈尔西将希尔指挥的登陆编队留在冲绳海域，以编队中的护航航母舰载机协同海军陆战队和陆军航空兵，保护登陆滩头和运输船只，自己率领第38特混编队返回莱特湾，当第38特混编队于6月13日到达莱特湾时，这支英雄的部队已经在海上战斗了整整92天！现在将在莱特湾做短暂的休整，为7月间向日本本土发动最后一击做准备。
6月17日，美军又投入预备队陆战2师，协同正面和侧翼友军围歼日军。此时日军的局势已十分被动，遭到全歼只是时间问题了，为了避免不必要的伤亡，巴克纳用明码电报和广播向日军劝降，牛岛还是不为所动。6月18日，巴克纳中将亲临前线督战，当他在陆战八团团部附近小山上观察部队推进时，日军一发炮弹飞来，四下崩飞的弹片和尖锐的碎石片击中他头部，当场身亡。6月19日，牛岛在编号第89的山洞坑道里向东京发出了最后的诀别电，然后指示部下做最后的决死进攻。
6月22日，美军突破日军的最后防线，攻到了冲绳岛最南端的荒崎，并将残余日军分割成三部分。6月23日凌晨四时，牛岛知道美军即将占领他所在的摩文仁坑道，脱下军装，换上和服，与身边的参谋一一干杯，喝完了最后的诀别酒，然后剖腹自杀。他的参谋长追随他剖腹自杀，还有一些军官也随之集体自杀。至此，日军有组织的抵抗才告平息，而零星日军的抵抗仍在继续，清剿残余日军的工作一直持续到6月底，7月2日，尼米兹正式宣布冲绳战役结束。
这次战役，从3月18日美军航母编队袭击九州开始，至6月22日冲绳岛战斗基本结束，共历时九十六天，其中在冲绳岛上的激烈战斗就有八十二天之久，日军包括“大和”号战列舰在内的16艘水面舰艇和8艘潜艇被击沉，约4200架飞机被击落击毁，日军在冲绳岛上的约十万守军，除9000余人被俘外，其余全部被歼，冲绳岛的平民有7.5万人死伤。美军有32艘舰船被击沉，368艘被击伤，其中有13艘航母、10艘战列舰、5艘巡洋舰和67艘驱逐舰遭到重创，损失舰载机机763架，阵亡1.3万（陆军4600人，海军4900人，海军陆战队3400人），受伤3.6万（陆军1.81万人，海军4900人，海军陆战队1.36万人），另有2.6万人的非战斗伤亡。此战是美日两军在太平洋战争期间规模最大、损失最重同时也是最后一次战役。美军占领冲绳岛后，打开了通往日本的门户，达到了为尔后进军日本本土建立战略基地的目的。
冲绳战役和前不久进行的硫磺岛战役，使美军深深明白，如果要在日本本土实施登陆，将面对怎样的疯狂抵抗，美军参谋长联席会议估计，登陆日本本土，美军将付出一百万人的伤亡。